煤粉燃烧模拟——湍流破碎模型.

煤粉燃烧——湍流破碎模型（EBU）简介该帮助文件主要介绍煤粉燃烧模型的设置和求解，采用湍流破碎模型（EBU）。

EBU燃烧模型，也称涡团破碎模型，假设化学反应的平均速度与化学动力学无关，而只取决于低温的反应物和高温的燃烧产物之间的湍流混合作用。

主要包括：1）煤粉燃烧模型的建立和求解2）湍流破碎模型（EBU）的应用3）选择合适的求解参数4）计算结果的后处理问题描述3D模型的剖面图如图1所示。

左侧为两个环形入口，右侧为一个圆形出口。

由于模型的对称性，取系统的1/4进行建模。

煤粉和携带空气（一次风）从内环进入燃烧室，二次风从外环进入燃烧室，发生燃烧反应，产物从压力出口流出。

模型建立和求解Step1：网格1、读取mesh文件2、检查网格：grid check3、显示网格：display grida）从列表框中选取所有surfacesb）点击display，并关闭grid display 面板Step2：模型1、选择k-ε湍流模型Define models viscous2、启动能量方程Define models energy3、启动物质输运方程Define models species transport & reactiona）选择model列表中的species transportb）选择reaction列表中的volumetricc）选择mixture material 列表中的coal-hv-volatiles-aird）选择turbulence-chemistry interaction（湍流与化学反应的作用）列表中的eddy dissipation（涡流耗散）e）点击ok，关闭species model面板4、启动Discrete ordinates模型（DO离散坐标系）a）从model列表中选择discrete ordinatesb）设置flow iterations per radiation iteration（流动和辐射迭代次数）为1 c）设置angular discretization （角离散化）中的Theta Divisions and Phi Divisions为4d）设置angular discretization （角离散化）中的Theta Pixels and Phi Pixels 为3e）点击ok，关闭radiation model5、启动discrete phase（离散相）模型a）M ax number of steps（最大步数）40000b）启动specify length scale（步长），设为0.0025c）点击ok，关闭discrete phase面板Step3：injections（喷口）1、v-1入口截面设9个喷口：define injectionsa）点击creat，新建喷口c）9个喷口通用性质，见表c）点击turbulent dispersion，并启动discrete random walk modeld）设置喷口的流速和颗粒半径e）其它参数保留默认值f）关闭injections面板Step4：materials （物质特性）1、修改coal-hv-volatiles-air混合物的特性：define materialsa）从数据库中添加COb）点击mixture species 的edit，打开species面板，将CO添加至右侧mixture species列表中，并保证N2位于列表的最后c）点击reaction的edit，打开reactions面板，编辑eddy-dissipation的反应式，如下：其余参数保留默认值，关闭reactions面板2、设置燃烧颗粒coal-hv的特性3、设置O2、CO2、H2O、CO、N2的特性在Cp列表中选择piecewise-polynomial，保留默认参数4、设置coal-hv-volatiles特性5、点击change/create按钮，关闭materials面板Step5：操作条件Define operating conditions保留默认参数。

Step6：设置UDFudf导入后用于设置后续的边界条件。

Define user defined functions interpreted1、设置源文件的名称，C 函数（coal-ebu.c）2、设置C预处理中CPP的命令名迭代次数取默认值10000，除非udf函数中的局部变量超出该值造成溢出。

该case中，保证迭代次数高于局部变量。

3、如果用fluent的预处理代替，则选择use contributed CPP选项；4、点击interpret，关闭interpretd UDFs面板如果编译过程出现错误，则调试至无错误为止。

Step7：边界条件Define boundary condition1、入口V-1的设置如下2、入口V-2的设置如下：3、出口P-1的设置如下：4、设置壁面边界条件，温度和内部辐射系数如下：5、设置周期性旋转；6、关闭面板Step8：无反应流动计算1、关闭体反应Define models species transport&reaction2、关闭离散坐标辐射模型Solve controls solutiona）从equations列表框中关闭discrete oridinatesb）点击OK，关闭面板3、关闭与连续相的交互反应（interaction）define models discrete phase4、初始化计算区域Solve initialize initialize5、打开残差监视图Solve monitors residual6、迭代计算100步Solve iterate7、改变计算控制参数Solve controls solutiona）压降选择PRESTO!b）压力、动量、湍流的松弛因子分别设为0.5、0.2和0.7c）点击OK，关闭面板8、迭代计算≥100步。

Step9：加入反应流的计算1、启动与连续相的交互作用（interection with continuous phase），设置交互间隔为1步；2、启动体反应（volumetric reactions）；3、反应区域中补充考虑高温和生成物分子量：Adapt regiona）在shapes列表中选择cylinder；b）在面板中输入坐标值；c）点击mark，关闭面板4、在反应区域考虑如下参数：Solve initialize patcha）选择cylinder-r0，设置参数如下温度=2000KH2O质量分数=0.01CO2质量分数=0.01b）关闭面板5、设置松弛因子如下：6、迭代计算1步；7、保存case和data（coal-ebu-react-start）；8、设置每50步进行DPM交互计算Define models discrete phase9、设置discrete phase sources的松弛因子为0.1；10、迭代计算300步。

Step10：进行收敛计算1、改变计算控制参数Solve controls solutiona）从equations列表框中选择discrete ordinates（离散坐标系）；b）Density松弛因子设为0.72、迭代计算≥500步；3、保存case和data（名称coal-ebu-1）；4、设置离散化列表中动量、湍动能、湍流耗散率、hv-vol、O2、CO2、H2O、CO和能量为二阶迎风；5、迭代计算≥300步；6、保存case和data（名称coal-ebu-2）7、启动粒子辐射计算；Define models discrete phase8、改变燃烧颗粒的特性Define materialsa）蒸发温度设为773K；b）颗粒离散因子设为0.159、所有物质的松弛因子设为1，energy和turbulence的松弛因子分别设为0.98和0.6。

10、迭代计算2000步；11、保存case和data（名称coal-ebu-final）Step11：后处理1、检查质量平衡以判断收敛性Report fluxesa）从option列表中选择mass flow rateb）从boundaries列表中选择所有区域，并点击compute按钮该数据为净气相的质量流量，负数表明有净气相离开计算区域。

c）关闭flux reports面板Report volume integralsd）从report type列表中选择sume）从field variable列表中选择discrete phase model和DPM mass source f）从cell zones列表框中选择fluid，并点击compute按钮这是从离散相煤粉颗粒到气相的净质量传递。

g）关闭volume integrals面板Note：上述两项质量平衡和入口总流量相比需添加一个较小的流量损失。

2、检查净热量传递Report fluxesa）从options列表中选择total heat transfer rate；b）从boundaries列表框中选择所有区域，并点击compute；上述为净气相的热传递。

c）关闭flux reports面板Report volume integralsd）从report type列表中选择sum；e）从field variable列表框中选择。