fluent燃烧简介
FLUENT燃烧简介
FLUENT软件中包含多种燃烧模型、辐射模型及与燃烧相关的湍流模型，适用于各种复杂情况下的燃烧问题，包括固体火箭发动机和液体火箭发动机中的燃烧过程、燃气轮机中的燃烧室、民用锅炉、工业熔炉及加热器等。
1.1 FLUENT燃烧模拟方法概要
燃烧模型是FLUENT软件优于其它CFD软件的最主要的特征之一。FLUENT可以模拟宽广范围内的燃烧问题。然而，需要注意的是：你必须保证你所使用的物理模型要适合你所研究的问题。FLUENT在模拟燃烧中的应用可如下图所示：
图 1 FLUENT模拟过程中所需的物理模型
1.1.1 气相燃烧模型
一般的有限速率形式(Magnussen模型)
守恒标量的PDF模型(单或二组分混合分数)
层流火焰面模型(Laminar flamelet model)
Zimount 模型
1.1.2 离散相模型
煤燃烧与喷雾燃烧
1.1.3 热辐射模型
DTRM，P-1，Rosseland 和Discrete Ordinates 模型
1.1.4 污染物模型
NOx模型，烟(Smoot)模型
2.1气相燃烧模型
·在FLUENT中，针对不同的燃烧现象，采用了不同的化学动力学处理手段，以减少计算成本，如下：
有限速率燃烧模型---预混、部分预混和扩散燃烧
混合分数方法(平衡化学的PDF模型和非平衡化学的层流火焰面模型)---扩散燃烧
反应进度方法(Zimont模型)---预混燃烧
混合物分数和反应进度方法的结合---部分预混燃烧
2.2.1 有限速率模型
化学反应过程一般采用总包机理(即简化化学反应，如单步反应)进行描述。
求解积分的输运方程，得到每种组分的时均质量分数值，如下：
-----(1)
其中组分j的反应源项为所有反应K个反应中，组分j的净生成速率：
-----(2)
-----(3)
计算所需参数包括：1、组分及其热力学参数值；2、反应及其速率常数值。
有限速率模型的有缺点：
优点：适用于预混、部分预混和扩散燃烧，简单直观；
缺点：当混合时间尺度和反应时间尺度相当时缺乏真实性，难以解决化学反应与湍流的耦合问题，难以预测反应的中间组分，模型常数具有不确定性。
这种模型求解反应物和生成物输运组分方程，并由用户来定义化学反应机理。反应率作为源项在组分输运方程中通过阿累纽斯方程或涡耗散模型。
应用领域：该模型可以模拟大多数气相燃烧问题，在航空航天领域的燃烧计算中有广泛的应用。
2.2.2守恒标量的PDF模型
守恒标量的PDF模型仅适用于扩散(非预混)燃烧问题，该方法假定了反应是受混合速率所控制，即反应已经达到化学平衡状态，每个单元内的组分及其性质是由燃料和氧化剂的湍流混合强度所控制，其中涉及的化学反应体系由化学平衡计算来处理(利用FLUENT的组件程序PrePDF)。
该方法通过求解混合物分数及其方差的输运方程获得组分和温度场，而不是直接求解组分和能量的输运方程。
-----(4)
-----(5)
其中-----(6)
混合分数定义-----(7)
其中Zk代表元素k的元素质量分数，下标F和O分别代表燃料和氧化剂的进口值。对于简单的燃料/氧化剂体系，每一计算单元内的混合物分数代表了该单元内的燃料质量分数，由于混合物分数是守恒标量，因此在求解输运方程时不再考虑反应源项。
在该方法中，化学反应认为足够快，体系中的组分立刻达到平衡状态。化学平衡组分在混合物空间的分布可示意如下：
化学反应和湍流之间的相互作用采用概率密度函数(PDF)的方法处理：
上图代表了概率密度函数p(V)的定义，因此在混合物分数空间，f标量的时均值可由下式计算：
守恒标量PDF模型的优缺点：
优点：可以预测中间组分的浓度，可以考虑流动中的耗散现象，可以考虑化学反应与湍流之间的相互作用，该方法不需要求解大量的组分和能量的输运方程，因此可以缩短计算时间。缺点：研究的流动体系必须接近于局部化学平衡状态，且不能用于非湍流流动，同时亦不能处理预混燃烧问题。
该模型不要求用户显式地定义反应机理，而是通过火焰面方法(即混即燃模型)或化学平衡计算来处理，因此比有限速率模型有更多的优势。
应用领域：该模型应用于非预混燃烧（湍流扩散火焰），可以用来计算航空发动机的环形燃烧室中的燃烧问题及液体/固体火箭发动机中的复杂燃烧问题。
2.2.3 层流火焰面模型
层流火焰面模型的基本思想是把湍流扩散火焰看作是层流对撞扩散火焰面的系统。该方法可以看作是守恒标量PDF模型的一个扩展，它可用于处理非化学平衡状态的体系，即可以利用化学反应动力学的方法处理反应流。
不同于守恒标量的PDF模型，标量是混合物分数和标量耗散率的函数，而非混合物分数的函数：
-----(8)
指定混合物分数f的PDF符合β函数分布，标量耗散率χ的PDF符合狄拉克-δ函数分布，因此，时均标量值可以通过在f和χ空间求标量的统计平均来得到(即，考虑化学反应与湍流的相互作用)：
-----(9)
层流火焰面模型的计算过程如下：
1、计算不同标量耗散率下，标量在混合物分数f空间的分布，即求解火焰面方程，组分方程为：
-----(10)
能量方程为：
-----(11)
从而得到标量随混合物分数和标量耗散率的变化关系，即式(8)，并以火焰面数据库文件的形式保存结果。
2、火焰面数据库文件也可由其它软件生成，若得到的库文件为单标量耗散率，则需计算不同标量耗散库的库文件，最后将它们合并。
3、利用(9)式计算火焰面的PDF库，从而得到时均标量随平均混合物分数和平均混合物方差的变化关系。
4、利用求解平均混合物分数及其平均方差的输运方程的方法，在流场中计算这两个量，然后再利用得到的PDF库查找时均标量值。
2.2.4 预混燃烧的Zimont模型
湍流预混燃烧的化学反应采用反应进度(progress variable),c,进行表征，如下：
-----(12)
其中Yp和Yp(ad)分别代表当前和完全绝热燃烧后燃烧产物的质量分数，其取值范围在0到1之间，0代表未燃混合物，1代表已燃混合物。
若用反应进度c代表其平均值，则其输运方程可表达如下：
-----(13)
上式中平均反应速率项如下求解：
-----(14)
ρv代表未燃物密度，Ut代表湍流火焰传播速度。
湍流预混燃烧的关键在于求解湍流火焰传播速度(位于湍流火焰表面的法线方向)，该速度受两方面馆因素的影响：一是层流火焰传播速度，即决定于燃料和氧化剂的浓度、初始温度、组分的扩散特性以及化学反应动力学特性；二是有大涡褶皱和拉伸以及由小涡决定的火焰表面厚度。根据上述讨论，FLUENTZ中的湍流火焰传播速度可表达为：
-----(15)
式中，A模型常数，u`速度均方值，Ul层流火焰传播速度，α=k/ρCp未燃物的分子导热系数，I=CdU3/ε湍流长度尺度，τt为湍流时间尺度，τc为化学反应时间尺度。
为考虑火焰拉伸所导致的吹熄现象，在反应速率源项中可乘以一个拉伸因子G，它代表了拉伸所导致火焰不熄火的概率。
-----(16)
2.2.5 部分预混燃烧模型
部分预混燃烧系统是指这样一种预混火焰，其燃料/氧化剂之比不唯一。FLUENT中的部分预混模型是非预混模型和预混模型的结合。预混燃烧的反应进度，c，决定了火焰前锋的位置，在火焰前锋的后面(c=1),混合物已燃，使用守恒标量PDF或层流火焰面模型的解；在火焰前锋的前面(c=0),组分质量分数，温度和密度由混合但未燃烧混合物分数来计算。在火焰内部，未燃和已燃混合物的线性结合的方法被使用。
部分预混模型求解平均反应进度c，平均混合物分数f和混合物分数方差f2的输运方程。
平均标量可由如下的f和c的PDF来计算：
-----(17)
在火焰很薄的假设下，由于存在未燃的反应物和已燃的产物，则平均标量可如下计算：
-----(18) 具体煤粉燃烧算例
1、建立求解模型：连续相(气体)
只有在非耦合求解时非预混燃烧模型才是可用的。
Define---models---solver...
2、打开RNG k-e湍流模型
Define---models---viscous...
3、打开非预混燃烧模型
Define---models---species...
a、在Model下选择Non-Premixed Combustion。
当点OK时，FLUENT将打开一个对话框，要求输入在模拟中要用到的PDF 文件。
b、在选择文件对话框中，选择并读入非绝热的PDF文件(coal.pdf)
当FLUENT读入非绝热PDF文件时，它会自动激活能量求解方程，所以你可以不用打开能量面板激活传热方程。
3、选择P-1以激活辐射模型。
Define---Models---Radiation....
P1模型是能求解气体和颗粒间辐射传热的模型之一。
2、建立求解模型：离散相
FLIENT会用离散相模型来模拟煤粉的流动。这模型会预示出单个煤粒的轨迹，每一个都代表煤的连续流，在交替计算离散相的轨迹和气相连续方程时，煤粒与气相间热量、动量、质量的传递都将包含其中。
1、耦合离散相与连续相流动预报。
Define---Models---Discrete Phase.....
a、在Interaction 下，选中Interaction with Continuous Phase 选项。
这选项将激活耦合求解，在求解中，离散相的轨迹将会对气相产生影响，如果不选中这选项，你仍可以看到煤粒的轨迹，但上述参数对连续相的流动将没有任何影响。
b、定义耦合参数，设定Number of continous phase interations per DPM interation 为200；在一些有着高质量粒子和较大网格尺寸的问题中，应该给这参数设定高一点的值，这对低频率轨迹是很有好处的，为了更完全地聚合气相方程，应先对轨迹进行反复的计算。
c、在Tracking paramete 下，为MAX Number of steps 输入500000。
d、打开Specify Length Scale ，保持Lenth Scale的默认值为0.01m。
Length Scale 控制离散相轨迹综合中用到的每一次步数的大小。这儿用到的值0.01m意味着10m长的一段轨迹要计算1000步左右。
e、在Options下，选择Particle Radiation Interation。
2、创建离散相煤的射入轨迹。
煤粉流用初始条件定义，这初始条件认为煤是进入到气体中。在颗粒的运动方程的每一次综合中，FLUENT将用这些初始条件作为计算的开始点。
在这里，煤的总质量流的比率为2.4653kg/s，在10-160微米直径方向上，假设颗粒是服从Rosin-Rammler尺寸分布的。其他的初始条件以及适当的输入程序将在下面做详细说明。
Define----Injections.....
a、在Injections面板中点击Creat按钮。
b、Injection Type 向下列表中选择Surface。
c、在Particle Type 下，选择Combusting。
通过Combustion ，可以激活煤液化作用和煤燃尽的子模型。类似地，如果选择Droplet将会激活小液滴蒸发和沸腾的子模型。
d、在Material向下列表中选择Coal-mv。
Material列表包含了FLUENT数据库中的燃烧颗粒物质。你可以在列表中选择一种适当的
煤，然后在Materials面板中对其进行修改。
e、在Diameter Distribustion 向下列表中选择rosin-rammler。
煤粒的尺寸分布是不均匀的，其直径大小从10微米到160微米，这些尺寸分布是与rosin-rammler方程相适应的。
f、在Oxidizing Species 向下列表中选择O2。
g、在Point Priperties 下指定初始条件。
h、定义湍流差量。
点击Turbulent Disoersion ，面板将示出相关的输入数据。
在Stochastic Tracking 下，打开Stochastic Modek。
随机跟踪可以模拟湍流颗粒轨迹的作用，在模拟实际颗粒的分散，将随机跟踪包含其中是很重要的。
3、物质：连续相
当需要用到非预混燃烧模型时，prePDF化学数据库的热力学数据包括密度，比热和成分的焓将被用到，这些性质将作为pre-mixture物质被转换到FLUENT中去，这其中只有可以传输性质，如粘性和导热系数才需要定义。
Define-----Materials.....
1、设定Thermal Conductivity为X。
2、设定Viscosity
3、在Absorption Coefficient 的向下列表中选择wsggm-cell-based。这个模型指定了一个随着成分变化而变化的吸热系数。
4、点击Change/Create 按钮。
4、物质：离散相。
Define-----Materials......
1、从Materials Type列表中选择combustion-particle。
2、在Combustion Particle Materials 列表中，保持当前的选择(coal-mv)。你可以点击Database...按钮来查看可用的combustion-particle物质。
3、为物质coal-mv设置下列常量的参数值。
FLUENT将用到下列输入值：
Density将影响颗粒的惯性和质量力。
Cp决定了颗粒温度变化所需要的热量。
Latent Heat 是挥发份蒸发所需要的热量。当在煤燃烧中用非预混燃烧模型
的时侯，这值通常设为0。如果为了节省燃料的热量，而选中挥发份成份的话，那么潜热也会包含在其中（但是，如果水被作为气相的水蒸汽而含在挥发分中的话，你就应该用非0 的潜热值）。
Vaporization Temperature 是煤开始液化时的温度。它应该与prePDF 中用到
的燃料入口温度相等。
Volatile Component Fraction 确定了液化的每一煤粒的质量。
Binary Diffusivity 颗粒表面的氧化剂的扩散率，用在有扩散率限制的煤燃烬
率方面。
Particle Emissivity 颗粒的辐射系数。在计算辐射到颗粒上的热量的时侯会
用到。
Particle Scattering Factor 颗粒的散射系数。
Swelling Coefficient 确定了煤在液化的过程中直径的变化。膨胀系数为2 就
意味着在挥发份的挥发过程中颗粒尺寸会变为原来的两倍。
Burnout Stoichiometric Ratio 用在有扩散控制的燃烬率的计算方面。另外，
在用非预混燃烧模型时，这参数将没有用。当采用有限速率化学的时候，化学计量比定义了需要单位质量碳的氧化剂的质量。默认值为将C(s)氧化成CO2 的所需量。
Combustible Fraction 是煤粒中碳的质量分数。它决定了被碳燃烬子模型消
耗的每一煤粒的质量。
４.为Devolatilization Model 选择Single Rate Devolatilization Model。
(a)在Devolatilization Model 向下列表中选择single-rate 选项。
这将打开Single Rate Devolatilization Model 面板。
(b)保持面板中默认的液化模型参数。
5.为Combustion Model.选择kinetics/diffusion-limited。
(a)在Combustion Model 向下列表中选择kinetic/diffusion-limited 选项。这将打开Kinetics/Diffusion Limited Combustion Model 面板。
(b)保持默认值不变。
6.点击Change/Create，并关闭Materials 面板。
5、边界条件
Define -----Boundary conditions.....
1、速度边界条件
注意：在这儿将根据其强度和水力直径来定义湍流参数。对于助燃空气流
来说10%的湍流强度是很具有象征性的。水力直径的值为计算值。
在非预混燃烧计算中，需要定义进口的Mean Mixture Fraction 和Mixture
Fraction V ariance。在煤燃烧中，所有的燃料都是离散相的，所以进口处的混合分数的值为0。所以，保持默认的0 值不变。
2、为wall区域设定条件（炉壁）。
我们可以将炉壁当成是等温边界，温度为700K。
6、求解
1、设置松弛因子
Solve----Controls----Solution.....
2、初始化流场
Solve----Initialize----Initialize.....
点击Init 按钮初始化流场，并关闭面板。
3、激活在求解过程中剩余的显示。Define-----Monitors-----Residual.....
4、保存文件。
5、开始计算。
Solve-----Iterate....
补充：污染物NO的形成，为后处理计算，具体计算过程见FLUENT帮助，里面很详细的。
FLUENT推荐书目(2020年7月整理).pdf
2004-06 FLUENT流体工程仿真计算实例与应用韩占忠王敬兰小平北京理工大学出版社 第一章流体力学基础与fluent简介 第二章二维流动与传热的数值计算 第一节冷、热水混合器内部二维流动 第二节喷管内二维非定常流动 第三节三角翼的可压缩外部绕流 第四节三角翼不可压缩的外部绕流(空化模型应用) 第五节vof模型的应用 第六节组分传输与气体燃烧 第三章三维流动与传热的数值计算 第一节冷、热水混合器内的三维流动与换热 第二节粘性流体通过圆管弯头段的三维流动 第三节三维稳态热传导问题 第四节动网格问题 第五节叶轮机械的mixing plane模型 2004-09 计算流体动力学分析CFD软件原理与应用王福军清华大学出版社（偏重理论） 第1章计算流动力学基础知识 第2章基于有限体积法的控制方程离散 第3章基于SIMPLE算法的流场数值计算
第4章三维流模型及其在CFD中的应用 第5章边界条件的应用 第6章网格的生成 第7章FLUENT软件的基本用法 第8章CFD综合应用实例 2007-02 FLUENT技术基础与应用实例王瑞金张凯王刚清华大学出版社 第1章Fluent概述 第2章流体力学基础知识 第3章流体力学数值模拟基础 第4章Fluent软件介绍 第5章速度场的计算 第6章温度场的计算 第7章多相流模型 第8章凝固和融化模型 第9章可动区域中流动问题的模拟 第10章动网格模型 第11章UDF和UDS 第12章Fluent并行计算 第13章Tecplot软件 2008-07 Fluent高级应用与实例分析江帆，黄鹏清华大学出版社第1章 CFD基础 第2章Fluent基本介绍
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FLUENT燃烧简介 FLUENT软件中包含多种燃烧模型、辐射模型及与燃烧相关的湍流模型，适用于各种复杂情况下的燃烧问题，包括固体火箭发动机和液体火箭发动机中的燃烧过程、燃气轮机中的燃烧室、民用锅炉、工业熔炉及加热器等。 1.1 FLUENT燃烧模拟方法概要 燃烧模型是FLUENT软件优于其它CFD软件的最主要的特征之一。FLUENT可以模拟宽广范围内的燃烧问题。然而，需要注意的是：你必须保证你所使用的物理模型要适合你所研究的问题。FLUENT在模拟燃烧中的应用可如下图所示： 图 1 FLUENT模拟过程中所需的物理模型 1.1.1 气相燃烧模型 一般的有限速率形式(Magnussen模型) 守恒标量的PDF模型(单或二组分混合分数) 层流火焰面模型(Laminar flamelet model) Zimount 模型 1.1.2 离散相模型 煤燃烧与喷雾燃烧 1.1.3 热辐射模型 DTRM，P-1，Rosseland 和Discrete Ordinates 模型 1.1.4 污染物模型 NOx模型，烟(Smoot)模型 2.1气相燃烧模型 ·在FLUENT中，针对不同的燃烧现象，采用了不同的化学动力学处理手段，以减少计算成本，如下： 有限速率燃烧模型---预混、部分预混和扩散燃烧 混合分数方法(平衡化学的PDF模型和非平衡化学的层流火焰面模型)---扩散燃烧
反应进度方法(Zimont模型)---预混燃烧 混合物分数和反应进度方法的结合---部分预混燃烧 2.2.1 有限速率模型 化学反应过程一般采用总包机理(即简化化学反应，如单步反应)进行描述。 求解积分的输运方程，得到每种组分的时均质量分数值，如下： -----(1) 其中组分j的反应源项为所有反应K个反应中，组分j的净生成速率： -----(2) -----(3) 计算所需参数包括：1、组分及其热力学参数值；2、反应及其速率常数值。 有限速率模型的有缺点： 优点：适用于预混、部分预混和扩散燃烧，简单直观； 缺点：当混合时间尺度和反应时间尺度相当时缺乏真实性，难以解决化学反应与湍流的耦合问题，难以预测反应的中间组分，模型常数具有不确定性。 这种模型求解反应物和生成物输运组分方程，并由用户来定义化学反应机理。反应率作为源项在组分输运方程中通过阿累纽斯方程或涡耗散模型。 应用领域：该模型可以模拟大多数气相燃烧问题，在航空航天领域的燃烧计算中有广泛的应用。 2.2.2守恒标量的PDF模型 守恒标量的PDF模型仅适用于扩散(非预混)燃烧问题，该方法假定了反应是受混合速率所控制，即反应已经达到化学平衡状态，每个单元内的组分及其性质是由燃料和氧化剂的湍流混合强度所控制，其中涉及的化学反应体系由化学平衡计算来处理(利用FLUENT的组件程序PrePDF)。 该方法通过求解混合物分数及其方差的输运方程获得组分和温度场，而不是直接求解组分和能量的输运方程。 -----(4) -----(5) 其中-----(6) 混合分数定义-----(7)
第六章 FLUENT中的燃烧模拟
第六章，FLUENT中的燃烧模拟 6.1 燃烧模拟的重要性 ●面向实际装置（如锅炉、内燃机、火箭发动机、火灾等） ●面向实际现象（如点火、熄火、燃烧污染物生成等） 6.2 FLUENT燃烧模拟方法概要 ●FLUENT可以模拟宽广范围内的燃烧（反应流）问题。然而，需要注意的是：你必须 保证你所使用的物理模型要适合你所研究的问题。FLUENT在燃烧模拟中的应用可如下图所示： ●气相燃烧模型 一般的有限速率形式（Magnussen 模型） 守恒标量的PDF模型（单或二组分混合物分数） 层流火焰面模型（Laminar flamelet model） Zimont 模型 ●离散相模型 煤燃烧与喷雾燃烧 ●热辐射模型 DTRM, P-1, Rosseland 和Discrete Ordinates模型 ●污染物模型 NO x 模型，烟（Soot）模型
6.3 气相燃烧模型 6.3.1 燃烧的化学动力学模拟 实际中的燃烧过程是湍流和化学反应相互作用的结果，燃烧的化学反应速率是强非线性和强刚性的。通常的化学反应机理包含了几十种组分和几百个基元反应，而且这些组分之间 的反应时间尺度相差很大（10－ 9～102秒），因此在实际问题的求解过程中计算量和存储量极大，目前应用尚不现实。 在FLUENT 中，针对不同的燃烧现象，采用了不同的化学动力学处理手段，以减少计算成本，如下： ● 有限速率燃烧模型——>预混、部分预混和扩散燃烧 ● 混合物分数方法（平衡化学的PDF 模型和非平衡化学的层流火焰面模型）——>扩散燃 烧 ● 反应进度方法（Zimont 模型）——>预混燃烧 ● 混合物分数和反应进度方法的结合——>部分预混燃烧 6.3.2一般的有限速率模型 ● 化学反应过程一般采用总包机理（即简化化学反应，如单步反应）进行描述 ● 求解组分的输运方程，得到每种组分的时均质量分数值，如下： 6－1 其中组分j 的反应源项为所有K 个反应中，组分j 的净生成速率： 6－2 式中，反应k 中的组分j 的反应速率可按照Arrhenius 公式、混合（mixing ）速率或 “eddy breakup” 速率的方法求解。在混合（mixing ）速率方法中，混合速率和涡的时间尺度, k /ε.有关，其物理意义为化学反应受限于湍流导致的组分和热量的混合速率。J i 表达如下： 6－3 ● 计算所需参数包括：（i ）组分及其热力学参数值；（ii ）反应及其速率常数值。其中，FLUENT 提供了一个混合物组分的数据库可供查找选用，另外也提供了一个化学反应机理以及组分热力学性质的数据库可供查找选用。 ● 有限速率模型的优缺点： 优点：适用于预混、部分预混和扩散燃烧；简单直观 缺点：当混合时间尺度和反应时间尺度相当时（即Da>>1）缺乏真实性；难以解决化学 反应与湍流的耦合问题；难以预测反应的中间组分；模型常数具有不确定性 6.3.3 守恒标量的PDF 模型 ∑=k jk j R R
FLUENT帮助里自带的多孔介质算例-经典资料
Tutorial 7. Modeling Flow Through Porous Media Introduction Many industrial applications involve the modeling of ow through porous media, such as _lters, catalyst beds, and packing. This tutorial illustrates how to set up and solve a problem involving gas ow through porous media. The industrial problem solved here involves gas ow through a catalytic converter. Catalytic converters are commonly used to purify emissions from gasoline and diesel engines by converting environmentally hazardous exhaust emissions to acceptable substances. Examples of such emissions include carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx), and unburned hydrocarbon fuels. These exhaust gas emissions are forced through a substrate, which is a ceramic structure coated with a metal catalyst such as platinum or palladium. The nature of the exhaust gas ow is a very important factor in determining the performance of the catalytic converter. Of particular importance is the pressure gradient and velocity distribution through the substrate. Hence CFD analysis is used to designe_cient catalytic converters: by modeling the exhaust gas ow, the pressure drop and the uniformity of ow through the substrate can be determined. In this tutorial, FLUENT is used to model the ow of nitrogen gas through a catalytic converter geometry, so that the ow _eld structure may be analyzed. This tutorial demonstrates how to do the following: _ Set up a porous zone for the substrate with appropriate resistances. _ Calculate a solution for gas ow through the catalytic converter using the pressurebased solver. _ Plot pressure and velocity distribution on speci_ed planes of the geometry. _ Determine the pressure drop through the substrate and the degree of non-uniformity of ow through cross sections of the geometry using X-Y plots and numerical reports. 许多工业应用都涉及通过多孔介质（如过滤器，催化剂床和填料）的流动模型。本教程说明如何建立和解决涉及气体通过多孔介质的问题。 这里解决的工业问题涉及通过催化转换器的气体流量。催化转化器通常用于通过将对环境有害的废气排放物转化为可接受的物质来净化汽油和柴油发动机的排放物。 这种排放的例子包括一氧化碳（CO），氮氧化物（NOx）和未燃烧的碳氢化合物燃料。这些废气排放物被迫通过衬底，该衬底是涂覆有诸如铂或钯的金属催化剂的瓷结构。 排气流量的性质是决定催化转化器性能的一个非常重要的因素。特别重要的是通过基底的压力梯度和速度分布。因此，使用CFD分析来设计催化转换器：通过对排气流量进行建模，可以确定通过基板的流量的压降和流量的均匀性。在本教程中，FLUENT 用于模拟通过催化转化器几何形状的氮气流量，从而可以分析流量结构。 本教程演示了如何执行以下操作： _设置具有适当阻力的基材的多孔区域。 _使用基于压力的解算器计算通过催化转化器的气体流量的解决方案。 _绘制几何体特定平面上的压力和速度分布。 _确定通过基材的压降和不均匀的程度 通过使用X-Y图和数字报告的几何横截面的流量。 Prerequisites This tutorial assumes that you are familiar with the menu structure in FLUENT and that you have completed Tutorial 1. Some steps in the setup and solution procedure will not be shown explicitly. 本教程假设您熟悉FLUENT中的菜单结构您已完成教程1.设置和解决方案过程中的某些步骤不会明确显示。
FLUENT算例 (9)模拟燃烧
计算流体力学作业FLUENT 模拟燃烧 问题描述：长为2m、直径为0.45m的圆筒形燃烧器结构如图1所示，燃烧筒壁上嵌有三块厚为0.0005 m，高0.05 m的薄板，以利于甲烷与空气的混合。燃烧火焰为湍流扩散火焰。在燃烧器中心有一个直径为0.01 m、长为0.01 m、壁厚为0.002 m的小喷嘴，甲烷以60 m/s的速度从小喷嘴注入燃烧器。空气从喷嘴周围以0.5 m/s的速度进入燃烧器。总当量比大约是0.76(甲烷含量超过空气约28%)，甲烷气体在燃烧器中高速流动，并与低速流动的空气混合，基于甲烷喷嘴直径的雷诺数约为5.7×103。 假定燃料完全燃烧并转换为:CH4+2O2→CO2+2H2O 反应过程是通过化学计量系数、形成焓和控制化学反应率的相应参数来定义的。利用FLUENT的finite-rate化学反应模型对一个圆筒形燃烧器内的甲烷和空气的混合物的流动和燃烧过程进行研究。 1、建立物理模型，选择材料属性，定义带化学组分混合与反应的湍流流动边界条件 2、使用非耦合求解器求解燃烧问题 3、对燃烧组分的比热分别为常量和变量的情况进行计算，并比较其结果 4、利用分布云图检查反应流的计算结果 5、预测热力型和快速型的NO X含量 6、使用场函数计算器进行NO含量计算 一、利用GAMBIT建立计算模型 第1步启动GAMBIT，建立基本结构 分析：圆筒燃烧器是一个轴对称的结构，可简化为二维流动，故只要建立轴对称面上的
二维结构就可以了，几何结构如图2所示。 (1)建立新文件夹 在F盘根目录下建立一个名为combustion的文件夹。 (2)启动GAMBIT (3)创建对称轴 ①创建两端点。A(0,0,0)，B(2,0,0) ②将两端点连成线 (4)创建小喷嘴及空气进口边界 ①创建C、D、E、F、G点
Fluent多相流模型选择
FLUENT多相流模型 分类 1、气液或液液流动 气泡流动：连续流体中存在离散的气泡或液泡 液滴流动：连续相为气相，其它相为液滴 栓塞（泡状）流动：在连续流体中存在尺寸较大的气泡 分层自由流动：由明显的分界面隔开的非混合流体流动。 2、气固两相流动 粒子负载流动：连续气体流动中有离散的固体粒子 气力输运：流动模式依赖，如固体载荷、雷诺数和例子属性等。最典型的模式有沙子的流动，泥浆流，填充床以及各相同性流 流化床：有一个盛有粒子的竖直圆筒构成，气体从一个分散器进入筒内，从床底不断冲入的气体使得颗粒得以悬浮。 3、液固两相流动 泥浆流：流体中的大量颗粒流动。颗粒的stokes数通常小于1。大于1是成为流化了的液固流动。 水力运输：在连续流体中密布着固体颗粒 沉降运动：在有一定高度的盛有液体的容器内，初始时刻均匀散布着颗粒物质，随后，流体会出现分层。 4、三相流 以上各种情况的组合 多相流动系统的实例 气泡流：抽吸、通风、空气泵、气穴、蒸发、浮选、洗刷。 液滴流：抽吸、喷雾、燃烧室、低温泵、干燥机、蒸发、气冷、洗刷。 栓塞流：管道或容器中有大尺度气泡的流动 分层流：分离器中的晃动、核反应装置沸腾和冷凝 粒子负载流：旋风分离器、空气分类器、洗尘器、环境尘埃流动 气力输运：水泥、谷粒和金属粉末的输运 流化床：流化床反应器、循环流化床 泥浆流：泥浆输运、矿物处理 水力输运：矿物处理、生物医学、物理化学中的流体系统 沉降流动：矿物处理。 多相流模型的选择原则 1、基本原则
1)对于体积分数小于10%的气泡、液滴和粒子负载流动，采用离散相 模型。 2)对于离散相混合物或者单独的离散相体积率超出10%的气泡、液滴 和粒子负载流动，采用混合模型或欧拉模型。 3)对于栓塞流、泡状流，采用VOF模型 4)对于分层/自由面流动，采用VOF模型 5)对于气动输运，均匀流动采用混合模型，粒子流采用欧拉模型。 6)对于流化床，采用欧拉模型 7)泥浆和水力输运，采用混合模型或欧拉模型。 8)沉降采用欧拉模型 9)对于更一般的，同时包含多种多相流模式的情况，应根据最感兴趣 的流动特种，选择合适的流动模型。此时由于模型只是对部分流动特 征采用了较好的模拟，其精度必然低于只包含单个模式的流动。 2、混合模型和欧拉模型的选择原则 VOF模型适合于分层的或自由表面流，而混合模型和欧拉模型适合于流动中有相混合或分离，或者分散相的体积分数超过10%的情况（小于10%可使用离散相模型）。 1)如果分散相有宽广的分布（如颗粒的尺寸分布很宽），最好采用混 合模型，反之使用欧拉模型。 2)如果相间曳力规律一直，欧拉模型通常比混合模型更精确；若相间 曳力规律不明确，最好选用混合模型。 3)如果希望减小计算了，最好选用混合模型，它比欧拉模型少解一部 分方程；如果要求精度而不在意计算量，欧拉模型可能是更好的选择。 但是要注意，复杂的欧拉模型比混合模型的稳定性差，可能会遇到收 敛困难。
大涡模拟的fluent算例
Introduction:This tutorial demonstrates how to model the2D turbu-lent?ow across a circular cylinder using LES(Large Eddy Simula-tion),and compute?ow-induced noise(aero-noise)using FLUENT’s acoustics model. In this tutorial you will learn how to: ?Perform2D Large Eddy Simulation(LES) ?Set parameters for an aero-noise calculation ?Save surface pressure data for an aero-noise calculation ?Calculate aero-noise quantities ?Postprocess an aero-noise solution Prerequisites:This tutorial assumes that you are familiar with the menu structure in FLUENT,and that you have solved or read Tu-torial1.Some steps in the setup and solution procedure will not be shown explicitly. Problem Description:The problem considers turbulent air?ow over a2D circular cylinder at a free stream velocity U of69.19m/s. The cylinder diameter D is1.9cm.The Reynolds number based on the?ow parameters is about90000.The computational do-main(Figure3.0.1)extends5D upstream and20D downstream of the cylinder,and5D on both sides of it.If the computational domain is not taken wide enough on the downstream side,so that no reversed?ow occurs,the accuracy of the aero-noise prediction may be a?ected.The rule of thumb is to take at least20D on the downstream side of the obstacle. c Fluent Inc.June20,20023-1
fluent多相流算例
Tutorial:Dam-Break Simulation Using FLUENT’s Volume of Fluid Model Purpose This tutorial examines the dam-break problem using the Volume of Fluid(VOF)multiphase model. This tutorial demonstrates how to do the following: ?Set up a dam-break problem. ?Choose the time step by estimating the maximum possible velocity of the interface and the grid cell dimension. ?Solve the problem using the VOF model. ?Manipulate the solution parameters. Prerequisites This tutorial assumes that you are familiar with the FLUENT interface and that you have a good understanding of basic setup and solution procedures.In this tutorial,you will use VOF multiphase model,so you should have some experience with it.This tutorial will not cover the mechanics of using this model;instead,it will focus on the application of this model to solve a dam-break problem. If you have not used this model before,it would be helpful to?rst refer to the FLUENT6.3 User’s Guide and the FLUENT6.2Tutorial Guide. Problem Description The initial setup of the dam-break problem is shown in Figure1. In this problem,a rectangular column of water,in hydrostatic equilibrium,is con?ned between two walls.Gravity is acting downwards with a magnitude of-9.81m/s2.At the beginning of the calculation,the right wall is removed and the water is allowed to?ow out to the horizontal wall.
fluent的一个实例(波浪管道的内部流动模拟).
基于FLUENT 的波浪管道热传递耦合模拟 CFD 可以对热传递耦合的流体流动进行模拟。CFD 模拟可以观察到管道内部的流动行为和热传递，这样可以改进波浪壁面复杂通道几何形状中的热传递。 目的： （1） 创建由足够数量的完整波浪组成的波浪管道，提供充分发展条件； （2） 应用周期性边界条件创建波浪通道的一部分； （3） 研究不同湍流模型以及壁面函数对求解的影响； （4） 采用固定表面温度以及固定表面热流量条件，确定雷诺数与热特性之间的 关系。 问题的描述： 通道由重复部分构成，每一部分由顶部的直面和底部的正弦曲面构成，如图。 图1 管道模型 空气的流动特性如下： 质量流量： m=0.816kg/s; 密度: ρ=1kg/m 3; 动力粘度：μ=0.0001kg/(m ·s); 流动温度： Tb=300K ； 流体其他热特性选择默认项。 流动初试条件： x 方向的速度=0.816m/s ； 湍动能=1m 2/s 2; 湍流耗散率=1×105m 2/s 3。 所有湍流模型中均采用增强壁面处理。 操作过程： 一、 完整波浪管道模型的数值模拟 （1） 计算 Re=uH/v=0.816×1/ (0.0001/1) =8160 Cf/2=0.0359Re -0.2=0.0359× (8160)-0.2=0.0059259 0628.00059259.0816.02 =?==f t C u u y +=u t y/v y=0.00159
（2）创建网格 本例为波浪形管道，管道壁面为我们所感兴趣的地方所以要局部细化。入口和出口处的边界网格设置如图。 图2 边网格 生成面网格 图3 管道网格 （3）运用Fluent进行计算 本例涉及热传递耦合，所以在fluent中启动能量方程，如图。 图4 能量方程
第六章,FLUENT中的燃烧模拟
6.1燃烧模拟的重要性 面向实际装置（如锅炉、内燃机、火箭发动机、火灾等） 面向实际现象（如点火、熄火、燃烧污染物生成等） 6.2 FLUENT 燃烧模拟方法概要 FLUENT 可以模拟宽广范围内的燃烧（反应流）问题。 保证你所使用的物理模型要适合你所研究的问题 下图所示： 气相燃烧模型 一般的有限速率形式（Mag nu ssen 模型） 守恒标量的PDF 模型（单或二组分混合物分数） 层流火焰面模型（Laminar flamelet model ） Zimont 模型 离散相模型 煤燃烧与喷雾燃烧 热辐射模型 DTRM, P-1, Rosseland 和 Discrete Ordinates 模型 污染物模型 NOx 模型，烟（Soot ）模型 第六章，FLUENT 中的燃烧模拟 然而，需要注意的是： 你必须 FLUENT 在燃烧模拟中的应用可如
6.3气相燃烧模型 6.3.1燃烧的化学动力学模拟 实际中的燃烧过程是湍流和化学反应相互作用的结果， 燃烧的化学反应速率是强非线性 和强刚性的。通常的化学反应机理包含了几十种组分和几百个基元反应， 而且这些组分之间 的反应时间尺度相差很大 （10— 9?102秒），因此在实际问题的求解过程中计算量和存储量极 大，目前应用尚不现实。 在FLUENT 中，针对不同的燃烧现象，采用了不同的化学动力学处理手段，以减少计 算成本，如下： 有限速率燃烧模型一一 > 预混、部分预混和扩散燃烧 混合物分数方法（平衡化学的 PDF 模型和非平衡化学的层流火焰面模型） 烧 反应进度方法（Zimont 模型）一一 >预混燃烧 混合物分数和反应进度方法的结合一一 >部分预混燃烧 6.3.2 一般的有限速率模型 化学反应过程一般采用总包机理（即简化化学反应，如单步反应）进行描述 求解组分的输运方程，得到每种组分的时均质量分数值，如下： 鲁的）+ ▽■阿 ）=-v-Ji+fli+Si 其中组分j 的反应源项为所有 K 个反应中，组分j 的净生成速率: R j R jk k 6 式中，反应k 中的组分j 的反应速率可按照 Arrhenius 公式、混合（mixing ）速率或 break up ”速率的方法求解。在混合（ mixi ng ）速率方法中，混合速率和涡的时间尺度 / 5.有关，其 物理意义为化学反应受限于湍流导致的组分和热量的混合速率。 1-（叫+紛 计算所需参数包括：（i ）组分及其热力学参数值； FLUENT 提供了一个混合物组分的数据库可供查找选用, 理 以及组分热力学性质的数据库可供查找选用。 有限速率模型的优缺点： 优点：适用于预 混、部分预混和扩 散燃烧；简单直观 缺点：当混合时间尺度和反应时间尺度相当时 （即 6.3.3守恒标量的PDF 模型 >扩散燃 —2 “eddy ,k J i 表达如下： （ii ）反应及其速率常数值。其中, 另外也提供了一个化学反应机 Da>>1）缺乏真实性；难以解决化学 反应 与湍流的耦合问题；难以预测反应的中间组分；模型常数具有不确定性
fluent6.3算例在linux集群(服务器)上提交方法大全
LINUX系统上FLUENT算例提交方法大全 ——classic1573@https://www.360docs.net/doc/443795276.html, Fluent任务的提交方法有多种，我只会linux系统的一种一、对于**.pbs文件的修改： #!/bin/sh -l #PBS -N fluent #PBS -q batch #PBS -l nodes=1:ppn=4 ####fluent env ###### export PA TH=/opt/Fluent.Inc/bin:$PATH FLUENTSOLVER=2d cd $PBS_O_WORKDIR exportrDir=`pwd` echo $rDir exportjoufile=N-0.001.N2.jou exportoutfile=N-0.001.N2.out INPUT=$rDir/$joufile OUTPUT=$rDir/$outfile rm -f pnodes1 rm -f pnodes exportpnodes_tmp=`cat $PBS_NODEFILE` echo $pnodes_tmp | sort > pnodes1 sed 's/ /\n/g' pnodes1 >pnodes exportncpus=`cat pnodes | wc -l` fluent -pethernet -g $FLUENTSOLVER -t $ncpus -cnf=pnodes -i $INPUT >$OUTPUT 2>&1 1 增大ppn=？的值可以提高计算速度。 2 exportPATH=/opt/Fluent.Inc/bin:$PATH是linux刀片服务器上安装的fluent路径，入不确定可通过如下方法查找 （在ssh界面内输入指令） （首先输入cd回车返回主文件夹，输入ls查看所在文件夹内包含的文件（这时候是查不到fluent路径的，这不操作只是告诉你先在所处的位置），然后输入cd /opt回车，这是后就进入隐藏的文件夹路径opt里面（注意：里面的文件基本都是系统文件，不懂不要随意修改，比如当时差点把fluent6.3.26的license文件内容修改掉，那麻烦就大了），输入ls查看opt 中的文件内容，如果装有会有有关fluent的文件（比如Fluent.Inc等），然后在输入cd Fluent.Inc/回车，进入该文件夹，ls查看文件内容，里面会有bin文件夹，在输入cd bin/回车进入bin文件夹，ls可以查看里面的文件内容（千万不要对文件做修改），然会输入pwd 回车，界面就给出了你的fluent路径，复制到阴影部分就行了，然会记得输入cd返回主文件夹。 3 FLUENTSOLVER=2d（根据自己的算例是2维还是3维、单精度还是双精度来确定，有
FLUENT中两相流、多相流中模型的的选择问题
两相流：通常把含有大量固体或液体颗粒的气体或液体流动称为两相流；其中含有多种尺寸组颗粒群为一个“相”，气体或液体为另一“相”，由此就有气—液，气—固，液—固等两相流之分。 两相流的研究：对两相流的研究有两种不同的观点：一是把流体作为连续介质，而把颗粒群作为离散体系；而另一是除了把流体作为连续介质外，还把颗粒群当作拟连续介质或拟流体。 引入两种坐标系：即拉格朗日坐标和欧拉坐标，以变形前的初始坐标为自变量称为拉格朗日Langrangian 坐标或物质坐标；以变形后瞬时坐标为自变量称为欧拉Eulerian 坐标或空间坐标。 一.离散相模型 FLUENT在求解连续相的输运方程的同时，在拉格朗日坐标下模拟流场中离散相的第二相； 离散相模型解决的问题：煤粉燃烧、颗粒分离、喷雾干燥、液体燃料的燃烧等； 应用范围：FLUENT中的离散相模型假定第二相体积分数一般说来要小于10-12%（但颗粒质量承载率可以大于10-12%，即可模拟离散相质量流率等/大于连续相的流动）；不适用于模拟在连续相中无限期悬浮的颗粒流问题，包括：搅拌釜、流化床等； 颗粒-颗粒之间的相互作用、颗粒体积分数对连续相的影响未考虑； 湍流中颗粒处理的两种模型：Stochastic Tracking，应用随机方法来考虑瞬时湍流速度对颗粒轨道的影响；Cloud Tracking，运用统计方法来跟踪颗粒围绕某一平均轨道的湍流扩散。通过计算颗粒的系统平均运动方程得到颗粒的某个“平均轨道” 二.多相流模型 FLUENT中提供的模型： VOF模型(Volume of Fluid Model) 混合模型(Mixture Model) 欧拉模型(Eulerian Model) 模型(Volume of Fluid Model) VOF模型用来处理没有相互穿插的多相流问题，在处理两相流中，假设计算的每个控制容积中第一相的体积含量为α1，如果α1=0，表示该控制容积中不含第一相，如果α1=1，则表示该控制容积中只含有第一相，如果0<α1<1，表示该控制容积中有两相交界面； VOF方法是用体积率函数表示流体自由面的位置和流体所占的体积，其方法占内存小，是一种简单而有效的方法。 2.混合模型(Mixture Model) 用混合特性参数描述的两相流场的场方程组称为混合模型； 考虑了界面传递特性以及两相间的扩散作用和脉动作用；使用了滑移速度的概念，允许相以不同的速度运动； 用于模拟各相有不同速度的多相流；也用于模拟有强烈耦合的各向同性多相流和各相以相同速度运动的多相流； 缺点：界面特性包括不全，扩散和脉动特性难于处理。 3.欧拉模型(Eulerian Model) 欧拉模型指的是欧拉—欧拉模型； 把颗粒和气体看成两种流体，空间各点都有这两种流体各自不同的速度、温度和密度，这些流体其存在在同一空间并相互渗透，但各有不同的体积分数，相互间有滑移；
GAMBIT实例教程4_燃烧室模型的建立.
4. 燃烧室模型的建立（3－D ） 在这份指导书中，你可以通过运GAMBIT 中的top-down 几何结构法来为燃烧室生成几何模型（用实体来生成容积）。你可以通过非结构化六面体网格法来为画出的燃烧室几何体划分网格。 在这份指导书中你可以学习到如何去： ● 移动一个体积； ● 从一个体积中扣除另一个； ● 把一个体积阴影化； ● 交叉两个体积； ● 混合一个体积的边； ● 通过对面进行扫描来生成体积； ● 为读入FLUENT/UNS来准备网格。 4.1 前提 这份指导书假定读者已经掌握了指导书1并且已对GAMBIT 界面相当熟悉。 4.2 问题描述 这个问题在图4－1中以图解的形式表示出来。此几何体包括一个简化的向燃烧腔加料的燃料喷嘴，在这个指导书中由于几何结构对称你可以仅作出燃烧室几何体的1/4模型。喷嘴包括两个同心管，其直径分别是4个单位和10个单位，燃烧室的边缘与喷嘴下的壁面融合在一起。 4.3 策略
在这份指导书中，你可以运用top-down 几何结构法来生成燃烧室几何体，你可以生成体积（在本例中为方体和圆体）并用布尔运算把它们结合起来，交叉、扣除这些体积以生成基本体积，最后，通过“融和”命令，你可以舍掉一些边界以完成几何体生成。 在这个模型例子中，简单的选择捡起几何体并用六面体单元对整个区域进行网格划分是不可能的，由于Cooper 工具（在本向导中要应用）需要两组面，一组平行于扫描路径，另一组垂直于扫描路径，不管怎样，融和边界不适合于任一组。对cooper 工具更详细的描述见GAMBIT Modeling Guide 。你需要把几何体分成许能用cooper 来划分网格的部分。在GAMBIT 中有许多分解几何体的方法。在这个例子中，你可以采用把那些挨着弯面的体积部分从主体积中分开的方法。对这个燃烧室进行分解的详细步骤在下面给出。 注意到几何体中有许多面，其默认的网格划分方案是pave 方案。这些面中的大部分与Z 方向垂直。在Z 方向有许多几何突起，因此在cooper 网格方案中应被选为主方向。为使其可能，X 、Y 方向的铺砌面（图4－2中的两个对称面）必须改变以去用Submap 或Map 网格划分方案。 默认的，GAMBIT 对这两个面选择Pave 网格划分方案，是因为它们每一个都在融合处都有一个圆边。如果你把每个面圆角分裂出来并通过一个体积把它们连接
Fluent经典实例分析
一年一度的毕业设计就要到来了，CAE软件依然是流体专业众多学子毕设的拦路虎，为了使各高校流体同学顺利完成毕业设计以及有志于在流体行业有一番作为的青年才俊迅速掌握一门技能，从而更好地适应职场需求，北京经纬云图仿真科技有限公司感谢各位同行的支持和厚爱，特组织各方面CAE软件专家长期进行免费在线网络培训，诚邀您的参与！特此声明：本公司的所有培训将主要以工程实例为基础进行，让您真正的学到知识，懂得原理，而不仅仅是简单的软件操作。最重要的一点是为了回馈广大同仁们，本公司的培训完全免费，机不可失失不再来啊！ 主办单位：北京经纬云图仿真科技有限公司 培训时间：每周五晚8：00---9：30 培训方式：在线免费网络培训 培训2000人QQ群：281194860（参与培训请加入，注明：FLUENT培训） 培训内容：见附录 附录：1，基础流动计算 以AICD装置为例，说明利用fluent进行基础的流动模拟的步骤，包括计算设置和简单的后处理 2，两相流Mix模型应用 以某烟雾报警器为例，利用mix两相流模型，预测烟雾报警器内部的烟雾浓度分布 3，空化问题 以某拉瓦尔喷管型的空化装置为例，利用mix两相流模型和空化模型，计算装置内的水的空化情况 4，水的蒸发和凝结 以某水蒸气动力装置为例，利用mix两相流模型和蒸发凝结模型（fluent自带蒸发凝结模型和udf编程），并利用瞬态计算的方法，得到装置的瞬时流场分布和水凝结情况 5，湿空气的露点问题 以某实验装置为例，说明露点问题与蒸发凝结问题的本质区别，利用mix两相流模型和udf 露点模型，计算过冷空气中的水析出的问题，并与理论结果进行对比 6，萃取问题（溶液间传质问题） 以某反应塔的一层为例，利用mix两相流模型、组分输运模型和udf传质模型，计算甲苯的萃取过程，以及利用瞬态计算的方法，得到脉动进口条件对于萃取过程的影响 7，水中气泡上升 以某鱼缸中通过气泡的模型为例，利用vof两相流模型和udf气泡源，利用瞬态计算的方法，得到水中的连续气泡上升的流动动画 8，融化、蒸发联合作用问题 以低压力环境中的固态铝加热为例，利用vof两相流模型、融化凝固模型、蒸发凝结模型和udf加热源，利用瞬态计算的方法，计算铝融化后的液面形状 9，粒子冲蚀问题
Fluent软件的燃烧模型介绍
FLUENT软件的燃烧模型介绍 Fluent软件中包含多种燃烧模型、辐射模型及与燃烧相关的湍流模型，适用于各种复杂情况下的燃烧问题，包括固体火箭发动机和液体火箭发动机中的燃烧过程、燃气轮机中的燃烧室、民用锅炉、工业熔炉及加热器等。燃烧模型是FLUENT软件优于其它CFD软件的最主要的特征之一。下面对Fluent软件的燃烧模型作一简单介绍： 一、气相燃烧模型 ·有限速率模型 这种模型求解反应物和生成物输运组分方程，并由用户来定义化学反应机理。反应率作为源项在组分输运方程中通过阿累纽斯方程或涡耗散模型。有限速率模型适用于预混燃烧、局部预混燃烧和非预混燃烧。 应用领域：该模型可以模拟大多数气相燃烧问题，在航空航天领域的燃烧计算中有广泛的应用。 ?PDF模型 该模型不求解单个组分输运方程，但求解混合组分分布的输运方程。各组分浓度由混合组分分布求得。PDF模型尤其适合于湍流扩散火焰的模拟和类似的反应过程。在该模型中，用概率密度函数PDF来考虑湍流效应。该模型不要求用户显式地定义反应机理，而是通过火焰面方法(即混即燃模型)或化学平衡计算来处理，因此比有限速率模型有更多的优势。 应用领域：该模型应用于非预混燃烧（湍流扩散火焰），可以用来计算航空发动机的环形燃烧室中的燃烧问题及液体/固体火箭发动机中的复杂燃烧问题。 ?非平衡反应模型 层流火焰模型是混合组分/PDF模型的进一步发展，从而用来模拟非平衡火焰燃烧。在模拟富油一侧的火焰时，典型的平衡火焰假设失效。该模型可以模拟形成Nox的中间产物。 应用领域：该模型可以模拟火箭发动机的燃烧问题和RAMJET及SCRAMJET的燃烧问题。
?预混燃烧模型 该模型专用于燃烧系统或纯预混的反应系统。在此类问题中，充分混合的反应物和反应产物被火焰面隔开。通过求解反应过程变量来预测火焰面的位置。湍流效应可以通过层流和湍流火焰速度的关系来考虑。 应用领域：该模型可以用来模拟飞机加力燃烧室中的复杂流场模拟、气轮机、天然气燃炉等。 二、分散相燃烧模型 除了可以模拟各种气相燃烧问题以外，FLUENT5还提供了模拟分散相燃烧问题(液体燃料燃烧、喷射燃烧、固体颗粒燃烧等)的燃烧模型： ?在拉格朗日坐标下，模拟分散相（包括固体颗粒/油滴/气泡等）在瞬态和稳态下的运动轨迹 ?多种球形和非球形粒子的曳力规律 ?线性分布或Rosin-Rammler方程的粒子大小分布 ?连续相的湍流效应对粒子传播的影响 ?分散相的加热/冷却 ?液滴的汽化和蒸发 ?燃烧粒子，包括油滴的挥发过程和焦碳的燃烧 ?连续相与分散相的耦合 模拟油滴在湍流的影响而产生的扩散效应时，FLUENT可以采用粒子云模型和随机轨道模型。 ?随机轨道模型 该模型利用离散的随机跟踪法模拟瞬态湍流速度脉动对粒子轨迹的影响。 ?粒子云模型 该模型追踪粒子平均轨道的粒子云的形成和演化的统计过程。粒子云浓度通过粒子平均轨迹的概率密度函数来表示。