STAR-CCM+案例:非预混丙烷化学反应
2019-01-27 20:34阅读:
使用反应组分输运时,机制中的所有组分将通过计算域对流和扩散,并且使用指定的化学机制发生反应。STAR-CCM+
中提供以下反应组分输运模型:复杂化学,涡破碎(EBU),旋涡接触微观混合(ECM)。复杂反应适合于将详细的化学信息引入CFD模拟,此模拟可求解数百个组分中的数千个化学反应;涡破碎模型适合只有少数反应步骤的机制;旋涡接触微观混合可用于液体液体化学中的扩散限制反应;本算例的非预混丙烷反应使用涡破碎反应模型。
1、问题描述
本案例使用的三个方程显示在本模拟中建模的三步反应:
C3H8+
1.5O2→3CO +
4H2
CO +
0.5O2→CO2
H2+
0.5O2→H
2O
空气通过三个进风口进入燃烧室,丙烷通过燃料入口进入,在入口处,空气和燃料的压力都为1bar,温度为293K。
2、几何与网格
本案例使用已经画好的体网格,导入以后的几何如下图。
3、
STAR-CCM+设置
(1)
选择反应类型相应的湍流模型;
(2)展开Gas
Components节点,选择本反应所用的气体模型,C3H8 (Propane),
CO (Carbon Monoxide), CO2 (Carbon Dioxide),
H2;(Hydrogen), H2O (Water), N2 (Nitrogen), and O2
(Oxygen)。
(3)定义化学反应,在模型,涡破碎节点,将反应设置为Standard
EBU;右键点击Reacting >
Reactions节点,选择New
Reaction,在相应的节点中将化学反应的三个化学方程式写入反应中。
(4)设置初始条件和基准值;在Reference
Values > Minimum Allowable
Temperature节点,将值设置为200k;在Initial
Conditions > Species Mass
Fraction节点,设置O2和N2的初始质量分数分别为0.233和0.767,其他组分值设为0;
(5)在Regions
> Default_Fluid >
Boundaries节点,同时选择Cyclic1和Cyclic2节点,右键选择创建交界面,在生成的交界面节点,将其拓扑关系改为周期界面;
(6)将空气入口边界条件设置为速Air_Inlet1度指定为分量,速度值为-11,
-24, 42
m/s,将制定组分质量分数的O2和N2的值分别为0.233和0.767
,同样的设置复制到Air_Inlet2和Air_Inlet3,在Fuel_Inlet节点,将C3H8的组分质量设置为1.0,速度改为-28,-60,100
m/s;
(7)在求解节点,将Segregated
Species和Segregated
Energy的亚松弛因子设置为0.8;
(8)在file→auto
save,自动保存文件数为1,保存步数为200步。
4、计算后处理
计算以后截面的温度如下。
截面内的温度分布
截面内的生成的CO2分布
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