fluent模拟甲烷在空气中扩散的过程

FLUENT算例 (9)模拟燃烧.pptx

⑥ 在 Hydraulic Diameter 项输入燃烧筒直径 0.45
⑦ Species Mass Fractions 项均为常数，且在 O2 项输入 0.22 ⑧ 点击 OK
3
设定燃料进口边界条件
① 在 Zone 项选择 inlet_fuel ② 确定 Type 项为 velocity-inlet ,点击 Set,打开燃料速度入口边界设
② 确定在 Type 项为 velocity-inlet
③ 在 Velocity Magnitude 项输入空气入口速度 0.5 ④ 在 Turbulence Specification Method 项选 Intensity and Hydraulic
Diameter
⑤ 在 Turbulence Intensity 项输入 10
第 3 步设置边界类型并输出文件
1
设置甲烷速度入口边界
① 在 Action 项为 Add
② 在 Name 项填入边界名 inlet-fuel
③ 在 Type 项选择 WELOCITY_INLET
④ 点击 Edges 右侧黄色区域
⑤ 按住 Shift 键点击 AC 线段
⑥ Apply
2
设置空气速度入口边界
③ 在 Thermal 选项卡中 Thermal Conditions 项选择 Heat Flux
④ 在 Heat Flux 项保留默认的零值
⑤ 保留其他默认设置，点击 OK
第 5 步初始化流场并求解
1 设置求解控制参数 ①打开求解控制参数设置对话框，在 Under-Relaxation Factors 项，设
学海无涯
Fluent 是目前国际上比较流行的商用 CFD 软件包，在美国的市场占有率为 60%，凡是和流体、热传递和化学反应等有关的工业均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法和强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气和涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。

基于FLUENT的城镇燃气管道泄漏扩散模拟研究

ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＬａｗｏｆＬｅａｋａｇｅａｎｄＤｉｆｆｕｓｉｏｎｏｆＵｒｂａｎＧａｓＰｉｐｅｌｉｎｅＢａｓｅｄｏｎＦＬＵＥＮＴ
１１２ＬｕｏＭｉｎｇｗｅｉ，ＤｕａｎＪｉａｙｉ，ＷａｎｇＳｈｕａｎｇｘｉｎｇ
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ㊀４０１３３１，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＪｕｘｉａｎｇＧａｓＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ㊀４０００００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＵｓｉｎｇＦＬＵＥＮＴｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｇａｓｄｉｆｆｕｓｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｏｆｕｒｂａｎｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｌｅａｋａｇｅ，ｔｈｅｌａｗｏｆｄｉｆｆｕｓｉｏｎａｎｄｍｅｔｈａｎｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｇａｓｕｎｄｅｒｃｅｒｔａｉｎｗｉｎｄｓｐｅｅｄａｎｄｌｉｍｉｔｅｄｓｐａｃｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｉｔｉｓｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔｔｈａｔｔｈｅｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｌｅａｋｓｆａｓｔｅｒａｔｔｈｅｌｅａｋａｇｅｐｏｒｔ．Ｇａｓｄｉｆｆｕｓｉｏｎｉｓｓｉｍｉｌａｒｔｏｆｒｅｅｊｅｔ．ＴｈｅｖｅｌｏｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌｅａｋａｇｅｆｉｅｌｄａｎｄｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｅｉｎｔｈｅＸａｘｉｓａｒｅｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅａｍｂｉｅｎｔｗｉｎｄｓｐｅｅｄａｎｄｔｈｅｌｅａｋａｇｅａｐｅｒｔｕｒｅ．Ｔｈｅｇａｓｄｉｆｆｕｓｉｏｎｒａｎｇｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｗｉｎｄｓｐｅｅｄａｎｄｐｉｐｅｌｉｎｅｌｅａｋａｇｅｐｏｒｅｓｉｚｅｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｆｕｌｌｙｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｔｈｅｌｅａｋａｇｅａｎｄｄｉｆｆｕｓｉｏｎｏｆｕｒｂａｎｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｓ，ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇｔｈｅｒａｎｇｅｏｆａｃｃｉｄｅｎｔａｎｄｅｍｅｒｇｅｎｃｙｄｉｓｐｏｓａｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｒｂａｎｇａｓ；ｐｉｐｅｌｉｎｅｌｅａｋａｇｅ；ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ；ＦＬＵＥＮＴ㊀㊀城镇燃气管道是一个城市重要的生命线工程之一，但每年因管理不善、人为疏忽、违章操作、设备材料失效和第三方破坏等因素导致的城镇燃气管道泄漏事故时有发生，造成的物料和能量的损失、环境污染、人员伤亡和财产损失等危害给社会公共安全与和谐稳定带来极大的负面影响。因此，研究城镇燃气管道泄漏扩散，最大限度地遏制燃气事故造成的损害显得十分必要。目前，国内外专家和学者针对气体泄漏扩散进行了一定的研究，先后提出了如高斯模型、唯象模型、Ｓｕｔｔｏｎ模型、箱及相似模型、三维流体力学模型和浅层理论等，其特点主要表现为利用气体扩散的一般规律和实验结果数据分析拟合得出半经验半理论模型，但其计算结果的准确性很大程度上依赖于实际气体扩散条件（如泄漏类型、自然风向和强度、大气压力梯度分布、周围地形建筑等）与模型相接近的程度。本文利用ＦＬＵＥＮＴ构建城镇燃气管道泄漏扩散模拟模型，研究掌握气体在一定风速和有限空间条件下的扩散规律和甲烷浓度分布规律，为有效预测城镇燃气管道泄漏扩散的影响范围提供理论依据。

天然气管道泄漏扩散规律的数值模拟

天然气管道泄漏扩散规律的数值模拟刘寰宇;林杭;李晋;卢江涛;程猛猛【摘要】Inrecent years, due to the natural gas pipeline leak and cause a risk of fire, explosion, the safety of people, property and the environment, such as enterprise caused great threat, therefore, through the analysis of pipeline leakage model to develop appropriate measures to protect the security of natural gas pipeline system and reliable operation is very meaningful. In this paper, FLUENT for natural gas pipeline leak was simulated diffusion law, has been the proliferation of rules and distribution of methaneconcentration, provide a basis for predicting the scope of effective diffusion of gas leaks.%近年来，由于天然气管道泄漏而导致火灾、爆炸的风险，对群众的安全、企业财产和环境等造成极大的威胁，因此，通过分析管道的泄漏模型，制定相应的对策保障天然气管道系统的安全、可靠的运行是非常有意义的。

本文利用FLUENT对天然气管道泄漏扩散规律迚行了数值模拟，得到了甲烷的扩散规律及浓度分布规律，为有效预测天然气泄漏扩散的影响范围提供了依据。

fluent模拟设置

fluent模拟设置一、模型1.能量方程：打开能量方程2、湍流模型：选用realizablek-ε湍流模型和标准壁面函数standardwallfn3.辐射模型，采用离散坐标辐射（do）模型模拟炉内辐射传热，每两次迭代计算更新一次辐射场，加快计算收敛速度4、组分输运+涡耗散化学反应模型（ed），对于碳氢化合物燃烧系统，燃烧反应可能包含有上百个中间反应，其计算工作量大，不便于工程应用。

为满足工程问题的需要，目前常采用两步反应系统和四步反应系统。

本文中研究的是甲烷燃烧，选用edm模拟由燃烧引起的传热传质，考虑两步反应，即：2ch4+3o2=2co+4h2o2co+o2=2co2根据不可压缩理想气体的性质确定气体密度，选择分段线性比压热容，而不考虑分子扩散和气体内部热传导的影响。

二、混合物及其构成组分属性在化学反应模拟过程中，需要定义混合物的属性，也需要对其构成成分的属性进行定义。

重要的是在构成成分的属性设置前对混合物的属性进行定义，因为组分特性的输入可能取决于用户所使用的混合物数学定义方式。

对于属性输入，一般的顺序是先定义混合物组分、化学反应，并定义混合物的物理属性，然后定义混合物中组分的物理属性。

1、定义混合物中的组分2、定义化学反应3.确定混合物的物理性质4、定义混合物中组分的物理属性三、边界条件在仿真中需要设置每个组分的入口质量分数，另外在出口出现回流情况下，对于压力出口用户应该设置组分质量分数。

1.内环/外环火孔的出口是气体和一次空气混合物的入口。

采用速度入口边界条件。

重庆燃气低热值36.75mj/m3，理论需气量9.537m3/m3，实测燃气流量0.42m3/h，实测一次空气系数0.674，圆形火孔总面积453mm2，火孔出口流速1.913m/s，速度方向与边界垂直。

混合物温度为288k，混合物的发射率，以及每种成分的体积分数：甲烷13.06%，氧气18.18%，其余为氮气。

2、流体域顶部边界为烟气出口，采用压力出口边界条件，压力为大气压力即表压为零，烟气温度，发射率，烟气组分3.二次空气入口为速度入口，速度为0.1m/s，温度为288k，发射率为，各成分的体积分数氧气为0.21，氮气为0.794、锅底和锅周采用定温边界条件，根据国标测试要求，由水初温19.5℃，水终温50.5℃，取平均值为308k。

fluent模拟甲烷在空气中扩散的过程

第一步，导入事先画好的网格，网格的尺寸单位不需改变了
第二步，设置成为稳态，因为我首先是让空气稳态进入设置的空气空间。
选择湍流模型
设置组分传输模型
从里面选择甲烷空气
设定操作条件
定义边界条件
Out开始的边界是喷口的四个边，上下左右，一开始都将他们设置成wall，因为一开始先用稳态模型对空气进行模拟，是空气充满整个区域。
设计风的进口，
风的组分设计成氧气0.22，由于但其是默认的，所以会自动成为0.78
然后稳态模拟一段时间，观察里面的元气组分含量成为了0.22
然后将模型设计为非稳态的
重新定义喷射口的边界条件out-top,d的边界设定为速度进口，
组分中甲烷为：1，速度待定
然后进行非稳态的跌带。迭代之前首先设定动画的界面
点击define后首先ຫໍສະໝຸດ 在出现的界面中点击window增加为1，然后点击set出现一个黑色的框。
在设定右面的contours选定组分，甲烷的质量分数，fill勾上，点击display后如下界面，出现的浓度图画界面不要关掉，其余的窗口点击ok一次关掉。
进行非稳态的模拟，如下。
。
迭代完后，
生成动画
选择后
播放一遍后，选择format里的mpeg,然后点击write就会生成一个视频。

(2021年整理)Fluent大作业

Fluent大作业编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（Fluent大作业）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为Fluent大作业的全部内容。

Fluent大作业——圆筒燃烧器内甲烷燃烧的数值模拟引言：根据公安部消防局的统计数据,2010年因火灾死亡的人数为1205人，其中多数人是因为火灾产生的有毒有害高温气体而死，因此研究火灾中有毒有害气体的分布有着重要意义。

下面以一个简单的模型，对一个圆筒燃烧器内的甲烷和空气的混合物的流动与燃烧过程进行研究，模拟其中的温度场、有害气体的分布情况。

问题描述:长为2m、直径为0。

45m的圆筒燃烧器结构如下图所示，燃烧器壁上嵌有三块厚为0.005m，高0。

05m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0.01m、长0。

01m、壁厚为0。

002m的小喷嘴，甲烷以60m/s的速度从小喷嘴注入燃烧器。

空气从喷嘴周围以0.5m/s的速度进入燃烧器。

总当量比约为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，基于甲烷喷口直径的雷诺数约为5。

7X103。

图 1 燃烧器结构使用通用的finite—rate化学模型分析甲烷—空气混合与燃烧过程。

同时假定燃料完全燃烧并转换为CO2和H2O。

反应方程为CH4+2O2CO2+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。

计算结果：图错误!未定义书签。

采用恒定的Cp值(1000J/kg·K）计算的温度分布图错误!未定义书签。

采用mixing—law计算的温度分布从上面两图可以看出，当Cp值恒定为1000J/kg·K时，最高温度超过2900K.火焰温度的计算结果偏高，可以通过一个更真实的依赖于温度和组分热容模型来修正。

高压天然气管道泄漏扩散 CFD 数值模拟

高压天然气管道泄漏扩散 CFD 数值模拟周伟国;刘东京;滕卯寅【摘要】为了降低天然气管道泄漏对环境造成的危害，采用FLUENT软件对高压天然气管道泄漏后甲烷扩散特性进行数值模拟，分别模拟了稳态及非稳态时甲烷浓度分布及速度分布情况；探究不同管道压力和外界风速对天然气泄漏扩散过程的影响，并通过速度分布图和甲烷浓度分布图分析天然气的扩散特性和区域。

结果表明：管内压力越大，甲烷射流出口速度越大，甲烷扩散区域越大；风速越大，甲烷的偏转角度越大，在空气中扩散得越快。

%With the objective of reducing the damages of pipeline gas leakage to the environment , numerical simulation on gas diffusion feature of high-pressure piping was performed with FLUENT .The methane concentration and velocity profile at the steady and unsteady state were simulated , respectively .The influences of tubing pressure and wind velocity on gas leakage were investiga -ted,and the gas diffusion feature and area of nature gas were analyzed via the velocity profiles and methane concentration profiles . The results show that the bigger the tubing pressure is , the larger the outlet velocity of jet flowis ,and the larger the diffusion area is.The bigger the wind velocity is, the larger the deflection angle is , the faster the gas diffusion rate is .【期刊名称】《管道技术与设备》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】4页(P5-8)【关键词】高压管道;天然气;管道泄漏;气体扩散;CFD【作者】周伟国;刘东京;滕卯寅【作者单位】同济大学，上海 200092;同济大学，上海 200092;同济大学，上海200092【正文语种】中文【中图分类】TE973近年来，随着天然气开发和利用的飞速发展，国内己建成天然气输送管道约2万km。

甲烷燃烧器流场数值模拟

zቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
xx 2 yy 2 zz 2
u div(u ) ， x v div(v) ， y w div( w) ， z u v )， y x w u ) x z w v ) y z
1 流体数学模型
1.1 连续方程
质量守恒方程也称为连续性方程。根据连续性假设，粘性可压流体其表达式可以表达为： ( u ) ( v ) ( w ) 0 （1.1） t x y z 对于不可压缩流体，密度为常数时可以将上式化简为： u v w 0 x y z （1.2）速度矢量 V= { u ,v, w } ，式 1.2 为粘性不可压流体运动的连续方程。
前[1]。李兵臣，宋景慧等对二次风旋流场进行了数值模拟，发现不同的调节范围对流场 [2] 的影响较大。苏亚欣,汪文辉,邓文义对燃烧的流场进行了数值模拟，研究了流场温度分布情况与燃烧产物的燃烧情况[3]。张力,王炯等对低热值煤层气燃烧器结构进行了数值模拟与优化，研究了甲烷体积分数为 30%时的不同比例的直流风和旋流风对燃烧过程的影响[4]。冯明杰,李德立等对火焰长度可调的燃烧器的燃烧过程建立了数学模型，采用 fluent 软件对流场的热负荷及中心燃料总流量的比值对燃烧室温度场进行了数值研究 , 结果表明改变燃气流量比，能够实现火焰长 [5] 度的调整。钟北京 , 洪泽恺联合 CFD 和
甲烷燃烧器流场数值模拟
李丽，白锦川
（1.酒泉职业技术学院化学工程系，甘肃酒泉 735000
摘要：本文通过采用 Workbench Design Molder 对燃烧器的流体进行物理建模，用 Fluent 软件对空气流速在 10m/s、 20m/s、 30m/s 和 40m/s 情况下的甲烷燃烧情况进行了数值模拟研究。分析结果表明当甲烷流速一定时随着空气流速的增大甲烷的燃烧程度越来越充分，供给的热量越来越多。另外，软件计算结果与实际的产热效果很接近，表明了 Fluent 对燃烧场的模拟研究可以应用实际工程，根据本文的计算思路和方法对燃烧的结构优化优化和降低能源消耗提供一定参考作用。关键词：甲烷；燃烧器、Fluent、数值模拟