第章预混燃烧模拟
预混燃烧的燃烧模型
预混燃烧的燃烧模型摘要为了达到抑制污染物排放，实现燃料的清洁燃烧的目的，人们采取了很多办法。
“节能减排”促使燃烧系统采用贫燃燃烧技术，它具有降低NOx、CO等污染物，提高燃烧效率的作用。
但这种燃烧方式的燃烧极限范围很窄，而且火焰稳定性差，容易诱发燃烧系统的不稳定性，如火焰的热声耦合振荡，这种不稳定性会造成更大的污染和浪费。
新型燃烧器的设计必须克服这些缺点，以达到“节能减排”的目的。
首先本文以FLUENT软件为平台，构建了合理的数学物理模型，对甲烷-空气预混燃烧过程进行了数值模拟，实验证明，贫燃料燃烧及贫氧燃烧都可以起到降低污染物排放的目的。
并利用数值模拟的方法针对不同燃烧模型的情况下甲烷的预混燃烧的特性进行分析，观察其NO）的分布情况，发现预混燃烧的相关规律，寻求燃烧速度场、温度场、以及污染物（X的最佳工况。
其次本文了解不同燃烧模型对流场结构、燃烧结构的影响，与实验结果比较，探讨如何改进数值模拟，提高设计精度，同时找出预混火焰稳定性规律，探讨抑制燃烧不稳定性的策略。
本文通过数值计算，得到了在不同燃烧模型下柱状燃烧室内甲烷燃烧的数值模拟结果，分析发现，燃烧模型的不同对甲烷燃烧特性的影响也不同。
通过对燃烧速度分布图，火焰温度分布云图，燃烧的污染物NO的云图进行分析研究，得出结论。
关键词预混燃烧数值模拟FLUENT 部分预混燃烧Title Pre-mixing combustion combustion modelAbstractIn order to achieve inhibit pollutants, realize fuel clean burning purpose, people taken a lot of measures. "Energy conservation and emission reduction" prompted combustion system using poor fuel combustion technology, it has to reduce pollutants such as NOx, CO, increase the combustion efficiency role. But this kind of combustion way combustion limit range is very narrow, and flame stability is poor, and likely to cause combustion system instability, such as flame of thermoacoustic oscillation, the coupling instability will cause more pollution and waste. New burner's design must overcome these shortcomings, to achieve "the purpose of energy saving and emission reduction".Firstly this paper with FLUENT software for the platform, and constructs the reasonable mathematical physics model of methane - air pre-mixing combustion process was simulated, the experiment proof, the poor fuel combustion and poor oxygen burning can reducing pollutant purpose. And using the method of numerical simulation of combustion model for different under the condition of pre-mixing combustion characteristics of methane areanalyzed, observe its velocity field and temperature field, and the distribution of pollutants (), found the relevant law pre-mixing combustion, seeking the best condition burning. Then this paper to understand different combustion model convection field structure, the influence of combustion structure, compared with the experimental results, this paper discusses how to improve the design accuracy numerical simulation, and at the same time, improve the stability pre-mixed flame out rules and explore the inhibiting combustion instability strategy.This article through numerical calculation, obtained in different combustion model columnar combustion chamber under the numerical simulation results of methane combustion, analysis, we found that the different combustion model for the influence of methane combustion characteristic of different also. Through the burning rate distribution, the flame temperature distribution of convective, the combustion pollutants analysis of NO cloud, draws the conclusion.Keywords：Pre-mixing combustion Numerical simulation FLUENT Part pre-mixing combustion绪论课题的研究背景及意义燃烧室作为燃气轮机中最重要的部件，是利用燃料的燃烧，提高进入涡轮的气流温度的装置。
燃气燃烧方法——部分预混式燃烧.doc
燃气燃烧方法——部分预混式燃烧燃气燃烧时，一次空气过剩系数α′在0～1之间，预先混入了一部分燃烧所需空气，这种燃烧方法称为部分预混式燃烧或大气式燃烧。
一、部分预混层流火焰产生部分预混层流火焰的典型装置就是本生灯。
如图3—4—6，燃气从本生灯下部小口喷出，井引射入一次空气，在管内预先混合，预混后的气体自灯口喷出燃烧，产生圆锥形的火焰，周围大气亦供给部分空气，称为二次空气，通过扩散与一次空气未燃尽的燃气混合燃烧。
这样，在正常燃烧时形成两个稳定的火焰面：内火焰面，即由燃气与一次空气预混合后燃烧而产生。
为圆锥形，呈蓝绿色，强而有力，温度亦商，为部分预混火焰，也称为蓝色锥体；外火焰面，是二次空气与一次空气未燃尽的燃气进行的扩散混合燃烧，其形状也近似圆锥形，呈黄色，软弱无力，温度较低，这是扩散火焰。
蓝色的预混火焰锥体出现是有条件的。
若燃气／空气混合物的浓度大于着火浓度上限，火焰就不可能向中心传播，蓝色锥体就不会出现，而成为扩散式燃烧。
若混合物中燃气的浓度低于着火浓度下限，则该混合气根本不可能燃烧。
氢气燃烧火焰出现蓝色锥体的一次空气系数范围相当大，而甲烷和其它碳氢化合物的燃烧火焰出现蓝色锥体的一次空气系数范围则相当窄。
蓝色锥体的实际形状，如图3—5—5，可用管道中气流速度的分布和火焰传播速度的变化来解释。
层流时，沿管道截面上气体的流速按抛物线分布，喷口中心气流速度最大，至管壁处降为零。
静止的蓝色锥体焰面说明了锥面上各点的正常火焰传播速度sn(其方向指向锥体内部)与该点气流的法向分速度vn相平衡，也即对于预混火焰锥面上的每一点都存在以下关系式，通常称为米赫尔松余弦定律：sn=vn=vcosψ (5—5)式中ψ——预混气流方向与焰面上该点法线方向之间的夹角。
余弦定律表明了层流火焰传播速度与迎面来的气流速度在火焰稳定情况下的平衡关系，火焰虽有向内传播的趋势，但仍能稳定在该点。
另一方面，蓝色锥体焰面上各点，还有一个气流切向分速度，使该处的质点要向上移动。
预混燃烧
一、预混燃烧的基本介绍1.贫燃预混燃烧的介绍贫燃预混燃烧是在保证燃料充分燃烧的情况下，增大空气的供给量，从而降低燃烧室的温度，满足较低的污染物排放标准（可以做到低NOx的排放）。
但是与常规的扩散燃烧技术相比，贫燃预混燃烧是在偏离正常化学当量比下进行的，这就会产生燃烧的不稳定性（主要包括回火以及振荡燃烧），严重阻碍了贫燃预混燃烧技术的发展。
维持贫燃预混燃烧室内的正常燃烧，其关键就在于避免火焰的吹熄与振荡燃烧。
火焰吹熄现象是因为燃烧室内当量比被控制在接近贫燃熄火极限，以便尽量降低火焰温度以及的排放，而在这种燃烧状况下，火焰传播速度很低，在相对高速的火焰流场中，会导致火焰的熄灭现象，这种现象发生的时间很短，被称为静态不稳定。
因此要避免火焰吹熄，维持预混火焰的稳定燃烧，关键就在于保持火焰燃烧速度与流场速度的平衡，可从以下两种方法着手：①提高燃烧速度；②降低燃气供给速度。
提高燃烧速度可使用端流产生器提高火焰瑞流强度，而降低燃气平均速度可以通过减少燃气供给做到，但是燃机的总效率也会下降，通常采用在燃烧室内安装钝体稳焰器或在燃烧室避免加工凹槽形成局部低速区域，使火焰燃烧速率与流场速率均衡，以便维持火焰的燃烧。
另外除上述方法外，旋流因为其特殊的流动特性，也常用于稳定湍流火焰。
预混燃烧的不稳定受燃料种类、进气温度、燃料一空气过量空气系数、燃烧室几何参数、燃烧室温度以及压力等众多参数的影响。
按压力振荡频率可将燃烧不稳定分为：低频振荡、中频振荡、高频振荡。
按照压力振荡涉及的燃烧系统部件可以将其定义为三类：燃烧系统不稳定、燃烧室腔体不稳定以及固有燃烧不稳定。
根据燃烧系统内不同扰动间的相互关系，可将燃烧不稳定分为受迫燃烧不稳定和自激燃烧不稳定，也可称为受迫振荡和自激振荡。
二、国内外研究现状及进展Lieuwen等人对预混燃烧室内的燃烧不稳定性进行了理论和实验研宄，将预混燃烧室分为进口区域、燃烧区域以及燃烧产物区域三个部分，用“完全撞拌反应器”模型（WSR）对当量比波动引起燃烧热释放波动的机理进行了描述和分析。
湍流燃烧火焰面模式理论及应用(孙明波,白雪松,王振国著)PPT模板
0 5
2.5湍流预混 燃烧算例验证
0 6
2.6带自点火 特性的预混火 焰传播模型
第2章湍流预混燃 烧
参考文献
第2章湍流预混燃烧
2.1层流预混火焰
2.1.1层流 预混火焰结 构
2.1.2层流 预混火焰温 度
第2章湍流预混燃烧
2.2湍流预混火焰
0 1 2.2.1湍流预混火焰的基本性质
02
2.2.2湍流脉动与火焰的相互作 用
第1章湍流燃烧及其数值模拟概述
1.1湍流燃烧基本特性
1.1.1湍流 的基本特 性
1.1.2湍流 燃烧的特 点
第1章湍流燃烧及 其数值模拟概述
1.2化学反应流的数学描 述
1
1.2.1化学反应流控制方程
2
1.2.2化学反应机理及反应速率
第1章湍流燃烧及 其数值模拟概述
1.3湍流燃烧模拟的一般方 法
2.4.4G方程 和C方程比较
第2章湍流预混燃烧
2.5湍流预混燃烧算例验证
1
2.5.1均匀各向同性湍流中的火 焰核增长
2
2.5.2三角棱柱火焰稳定器的燃 烧模拟
3
2.5.3低旋流燃烧器的火焰稳定
4
2.5.4本生灯的火焰形状
第2章湍流预混燃烧
2.6带自点火特性的预混火焰传播模型
2.6.1预混 火焰自点火 耦合模型
n解和化学 平衡解
04
03
3.2.4火焰面结构的 渐近解
3.2.3详细化学反应 机理对层流扩散火 焰的影响
第3章扩散燃烧
3.3湍流扩散燃烧火焰面模型
01 3 .3 .1 扩散火焰 面模 02 3 .3 .2 火焰面模 型方
型合理性验证
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。
燃烧学课件_第六章 层流预混火焰传播
0.75
1 s
P 101325 r= = = 0.1997kg / m 3 ( Ru / M r )T (8315 / 29)1770
RR = - 9.55 ?10 (0.1997) = - 2.439kmol / ( s ?m 3 )
5
1.75
0.0301 0.1 0.1095 1.65 ( ) ( ) 44 32
Ti
Tb
（6-8a）
_____
式中 [1 / (Ti Tu ) RRdT ]可以看成是反应区中平均反应速率 RR
Ti
由下图火焰面前后总的能量平衡关系，得
f ( H R ) mc p (Tb Tu ) m
u w f ,u ( H R ) u c p (Tb Tu )
假设燃气中没有氧气或者燃料，可得出氧气和燃料 的平均质量分数分别为： 1 w f = ( w f ,u + 0) = 0.06015 / 2 = 0.0301 2 1 wo2 = [0.2331(1 - w f ,u ) + 0] = 0.1095 2 其中0.2331为空气中氧气的质量分数，化学恰当比的丙烷-
（6-5）
方程（6-5）的物理解释是：来自已燃气体的导热 通量对预热区未燃气体混合物进行“预热”，将其 温度从Tu提高到Ti。
反应区：
在反应区，能量的对流通量（源自温差）比扩散通量 小，因而可以忽略对流项，能量方程（6-2）变成：
d( dT / dx ) / dx RR( H R )
传导的热流 ——扩散项
混气本身热焓的变 化——对流项
方程(6-2)中的边界条件如下：
x (未燃气体）
T Tu ,
dT / dx 0 dT / dx 0
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。
第1章_燃烧化学反应动力学基础
2019/2/2
链式化学反应
燃烧化学反应中的化学平衡 氮氧化物形成的化学反应机理
第一节
燃烧化学反应动力学概述
一 燃烧定义: 燃料与氧气的剧烈化学反应，并伴随着发 光发热的现象 二 燃烧作用: 燃烧反应将燃料的化学能转化为热能,诸如 锅炉/内燃机/燃气轮机等能量转换设备,均 是以燃烧的形式实现化学能向热能,进而向 机械能转换..
参考资料
• 课程内容主参考书 《燃烧原理》，陈义良等，航空工业出版社 《粉煤燃烧与气化》，J.G.斯穆特，科学出版社 《燃烧物理学基础》，付维彪等，机械工业出版社 辅助参考书 《燃烧理论与化学流体力学》,周力行，科学出版社 《高等燃烧学》，岑可法等，浙江大学出版社 《化工热力学》， 《化学反应工程学》
' ' a b
注意此式应是基元反应
w kcA cB k ：化学反应速率常数，也称 反映了进行燃烧化学反应难易 的性质（活性，反应能力）， 比反应速率。（反应物浓度均 该值仅与反应物的种类和温度 为单位1时的反应速率） 有关，与压力和浓度无关。
29
2、用分子碰撞理论论证
2 A B C
新化学键的建立——放出一定的能量；
键能的差额——反应中的能量变化。 化学反应动力学—— 化学的一个分支。 定量地研究化学反应进行的速率及其影响 因素。
Sox , Nox
燃烧科学的应用
• •
全世界的能源结构以石油和煤为主，石油和煤的主 要利用方式——燃烧； 现代社会的主要动力来源——矿物燃料燃烧；火力 发电厂锅炉（2008年雪灾，电煤），工业用蒸汽， 发动机等均是以固、气、液体燃料的燃烧产生的热 能为动力（热源）；火箭发动机高强度燃烧装置； 燃料中存在有害物质：烟尘、灰、SOx、NOx →污染环境 →酸雨、温室效应等。改善燃烧工 艺，控制燃烧过程，发展洁净燃烧技术。
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第十五章预混燃烧模拟FLUENT 有一个预混湍流燃烧模型，基于反应过程参数方法。
有关这一模型的内容按以下节次给出：15.1概述和限制15.2 预混燃烧模型15.3 使用预混燃烧模型15.1 概述和限制15.1.1概述在预混燃烧中，燃料和氧化剂在点火之前进行分子级别的混合。
火焰前锋传入未燃烧的反应物产生燃烧。
预混燃烧的例子有吸气式内燃机，稀薄燃气轮机的燃烧器，气体泄露爆炸。
预混燃烧比非预混燃烧更难以模拟。
原因在于（亚音速）预混燃烧通常做为薄层火焰产生，并被湍流拉伸和扭曲。
火焰传播的整体速率受层流火焰速度和湍流涡旋控制。
层流火焰速度由物质和热量逆流扩散到反应物并燃烧的速率决定。
为得到层流火焰速度，需要确定内部火焰结构以及详细的化学动力学和分子扩散过程。
由于实际的层流火焰厚度只有微M 量级或更小，求解所需要的开销是不可承受的。
湍流的影响是使传播中的层流火焰层皱折、拉伸，增加了薄层的面积，并因此提高了火焰速度。
大的湍流涡使火焰层皱折，而小的湍流涡，如果它们比层流火焰的厚度还小，将会穿过火焰层并改变层流火焰结构。
与之相比，非预混燃烧可以极大地简化为一个混合问题（例如，14.1节中介绍的混合物组分方法）。
预混燃烧模拟的要点在于捕获湍流火焰速度，它受层流火焰速度和湍流的影响。
在预混火焰中，燃料和氧化剂在进入燃烧设备之前已经紧密混合。
反应在燃烧区发生，这一区域将未燃烧的反应物和燃烧产物隔开。
部分预混火焰具有预混和扩散火焰两方面的性质。
它们发生在有额外的氧化剂或燃料气流进入预混系统，或是当扩散火焰离开燃烧器以在燃烧前产生某些预混的情况。
预混和部分预混火焰FLUENT的有限速率公式（见13章濮拟。
还可以参阅16章了解更多有关FLUENT部分预混燃烧模型方面的信息。
如果火焰是完全预混合的，则只有一股具有单一混合比的气流进入燃烧器，可以使用预混燃烧模型。
15.1.2限制在使用预混燃烧模型时有以下限制：必须使用非耦合求解器。
预混燃烧模型在两种耦合求解器中都不能得到。
预混燃烧模型只对湍流、亚音速模型有效。
这一类型的火焰成为爆燃。
在爆炸中，可燃混合物被冲击波后面的热量点燃，这一类型的燃烧可以使用非耦合和耦合求解器用有限速率模型模拟。
有关限速率模型见13章。
预混燃烧模型不能和污染物（如碳烟和NOx ）模型一起使用。
但完全预混系统可以用部分预混模型（见16 章）模拟。
不能用预混燃烧模型模拟反应的离散相粒子。
只有惰性粒子可以使用预混燃烧模型。
15.2预混燃烧理论湍流预混燃烧模型基于Zimont 等人的工作[275，276，278]，涉及求解一个关于反应过程变量的输运方程。
这一方程的封闭基于湍流火焰速度的定义。
15.2.1 火焰前锋的传播在许多工业预混系统中，燃烧发生在一个非常薄的火焰层中。
当火焰前锋移动时，未燃的反应物燃烧，变为燃烧产物。
因此预混燃烧模型用火焰层将反应的流场分为已燃物区和未燃物区。
反应的传播等同于火焰前锋的传播。
火焰前锋传播的模拟通过求借一个关于标量c的输送方程，c为(Favre平均)反应进程变量。
其中为反应进程变量；为梯度湍流流量的施密特数；为反应进程源项(s-1)进程变量定义为：其中，为产物数量；为第种物质的质量分数；为经过绝热完全燃烧后第种物质的质量分数。
根据这一定义，混合物燃烧前；混合物燃烧后。
在所有的流动入口，将定义为边界条件，要么是0，要么是1；方程15.2-1中的平均反应速率在[276]进行了建模：其中，为未燃混合物密度；为湍流火焰速度。
存在其他反应速率模型[27]，并且可以指定用户定义的函数。
参见UD手册获取用户定义函数的详细资料。
15.2.2湍流火焰速度预混燃烧模型的关键是，即垂直于火焰表面的湍流火焰速度的预测，湍流火焰速度受以下因素影响：层流火焰速度，因此由燃料浓度、温度和分子扩散性质以及化学动力学的决定；大涡引起的火焰前锋皱折和拉伸，小涡引起的火焰前锋加厚。
在FLUENT^，通过这样一个关于起皱和加厚了的火焰前锋的模型来计算湍流火焰速度[276] ：其中，——模型常数；——均方速度(m/s) ；——层流火焰速度(m/s) ；——未燃混合物的摩尔传热系数(热扩散) (m2/s) ；——湍流长度尺度；——湍流时间尺度(s) ；——化学反应时间尺度湍流长度尺度可以由下式计算：其中为湍流耗散速率。
模型基于火焰团内小尺度湍流平衡假定，导致了一个只与大尺度湍流参数有关的湍流火焰速度表达式。
文献[276]中推荐A 的缺省值为0.52，对于大多数预混火焰都是适合的。
缺省的值为0.37，对于大多数预混火焰也是适合的。
当流动中最小的湍流涡(Kolomogrov 尺度) 小于火焰厚度，并穿过火焰区时，这一模型确实是适用的，这称为反应区，燃烧区，并且可以用Karlovitz 数Ka来数量化，Ka大于1, 定义为：其中，——火焰特征时间尺度；——最小（Kolomogrov 尺度）湍流时间尺度——Kolomogrov 速度——动力粘度最后，模型对于火焰扫过的宽度随时间增加的预混系统是有效的，这一系统在常见于工业燃烧器中。
经过长时间传播后，火焰接近于不变的宽度，在这一模型中不能得到。
LES 的湍流火焰速度对于使用LES 湍流模型的模拟，湍流火焰速度表达式（方程15.2-4）中的雷诺平均量用它们等价的亚网格量来替代。
特别是大涡长度尺度的模型为：其中为Smagorinsk常数，为单元特征长度。
方程15.2-4中的RM速度用亚网格速度波动代替，按下式计算：其中为亚网格尺度混合速率（时间尺度），由方程13.1-27 给出。
火焰拉伸效应由于工业上低排放的燃烧器常工作在接近稀薄吹熄极限附近，火焰拉伸将对平均湍流热释放强度具有重要的影响。
为了将这种火焰拉伸考虑进去，进程变量的源项（方程15.2-1中的）乘上了一个拉伸因子[278] 。
这个拉伸因子表示了拉伸不会使火焰淬熄的可能性；如果没有拉伸（=1），火焰不会淬熄的可能性为1。
拉伸因子可以通过积分湍流扩散速率的自然对数分布得到。
其中是补充误差函数，和的定义如下：为分布的标准差，其中为耗散脉动的拉伸因子系数，湍流积分长度尺度，为KolmogoroV微尺度。
文献[276]推荐的的缺省值为0.26（在无反应流动中测得），对于大多数预混合火焰都适用。
为在应力处于临界变化率时的湍流耗散速率。
[276]缺省时，设置为一个很大的值（），以不产生火焰拉伸。
为了包含火焰拉伸效应，应力的临界变化速率需要根据燃烧器的实验数据进行调整。
数值模型能推荐一个物理上合理值的范围[276] ，或者通过实验数据确定一个适当的值。
关于临界应力变化速率的一个合理的模型如下：其中为常数（典型值为0.5），为热扩散系数。
方程15.2-13 可以通过使用适当的用户定义函数在FLUENT 中执行。
参见UDF 手册了解有关用户定义函数的细节。
优先扩散优先扩散是由于在湍流燃烧中燃料分子扩散系数的不同对放热强度的影响产生的。
包含这一效应对于轻燃料（如氢）或重燃料（如蒸发的油）的燃烧模拟非常重要。
优先扩散的模型基于文献[121]阐述的引导点的概念。
文献[121]的作者根据燃料和氧化剂分子扩散系数和的差异得出了燃烧区内混合物组成变化的公式。
这些公式在文献[278]中重写为：其中，为质量stoichiometri系数；为未燃混合物组成的stoichiometri比；为引导点混合物组成的stoichiometriC匕通过在层流火焰速度或是传热系数的公式中用代替，将引导点的概念用于FLUENT这种简单的方法在没有使用附加经验参数的情况下，得到了与搅拌燃弹中质量燃烧速率测量结数据一致的结果[278] 。
梯度扩散火焰前锋的容积扩张可以导致反梯度方向扩散。
这种效应在反应物的密度与产物的密度比值很大，且湍流强度很小时更加显著。
它可以用比值数量化，其中、、和分别为未燃物密度、已燃物密度、层流火焰速度和湍流强度。
这一比值比一大表明具有反梯度方向扩散的趋势，且预混燃烧模型可能是不适当的。
最近有关湍流-火焰-速度模型在这一体制下的有效性问题的争论可以在Zimont 等人的文献中找到[277] 。
15.2.3 FLUENT 中的预混燃烧模型公式根据以上概述的理论，FLUENT 将求解关于反应进程变量（方程15.2-1 ）的输送方程，计算源项，15.2.4 温度的计算温度的计算依赖于模型是绝热还是非绝热。
绝热温度计算对于绝热预混燃烧模型，温度假定为在未燃混合物的温度和绝热条件下燃烧产物的温度之间线性变化，非绝热温度计算对于非绝热预混燃烧模型，FLUENT 求解能量输送方程以考虑系统中的所有损失或获得的热量。
这些损失/获得可以包括在化学反应产生的热源，或是辐射产生的热损失中。
对于完全预混的燃料（见方程11.2-3），以焓表示的能量方程如下：表示由于辐射导致的热损失，表示由于化学反应得到的热量。
其中，=归一化的平均产物形成速率（s-1）=1kg 燃料燃烧产生的热量（J/kg）=未燃混合物中燃料质量分数15.2.5 密度的计算当使用预混燃烧模型时，FLUENT 用理想气体定律计算密度。
对于绝热模型，忽略压力的变化，并且假定平均分子质量是常数，这样燃烧或的气体密度可以按以下关系计算：其中下标u 代表未燃烧的冷混合物，下标b 表示燃烧或的热混合物。
需要的输入有未燃烧的密度（），未燃烧的温度（）和燃烧后的绝热火焰温度（）。
对于非绝热模型，你可以选择在理想气体状态方程中包括或不包括压力的变化。
如果你选择忽略压力波动，FLUENT 按下式计算密度：其中从能量输送方程15.2-19 计算得到。
需要的输入包括未燃烧的密度（），未燃烧的温度（）。
需要注意的是，根据不可压缩理想气体方程，表达式可以视为气体的有效分子质量，其中为气体常数，为工作压力。
如果你希望对可压缩气体包括压力波动，你将需要输入气体的有效分子质量。
密度可以从理想气体状态方程计算。
15.3 使用预混燃烧模型以下将列出设置和求解预混燃烧模型的过程的纲要，然后详细叙述。
记住只有与预混燃烧模拟有关的步骤才在这里列出。
其它和预混燃烧模型一起使用的模型的输入需要参见这些模型的相应章节。
1．选定预混湍流燃烧模型并设置相关参数。
2．定义区域中未燃材料的物理属性。
3．设置在流动入口和出口的进程变量 c4．初始化进程变量的值5．求解问题并进行后处理！如果你对计算区域中单个物质的浓度感兴趣，你可以使用16 章中介绍的部分预混模型。
这样未燃和燃烧后混合物的组成将通过使用平衡或反应动力学计算得到的外部分析得到。
！见15.3.8 节有关使用FLUENT5 中使用预混燃烧例子文件的重要信息。
15.3.1 选定预混燃烧模型为选定预混燃烧模型，你可以在Species Model 面板中的Model 里选择PremixedCombustion （图15.3.1）图15.3.1 预混燃烧的Premixed Combustion 面板当你打开Premixed Combustion 后，面板将扩展以显示相关输入。