基于COMSOL的燃烧反应仿真研究现状
基于ANSYS下的燃气燃烧仿真
基于ANSYS下的燃气燃烧仿真燃气燃烧仿真是利用计算机程序模拟和预测燃气燃烧过程的一种方法。
它基于ANSYS软件平台，使用各种模型和算法，通过建立数学模型对燃气燃烧进行数值模拟，分析燃烧过程中的关键问题，以提高燃烧效率、降低污染排放、改善产品品质等。
燃气燃烧仿真基于ANSYS可以模拟和分析燃气燃烧器的燃烧行为、燃烧室的传热特性、燃烧产物的生成分布等。
其过程包括以下几个步骤：1. 燃气燃烧器建模：首先需要将燃气燃烧器进行几何建模，并设置相关的边界条件，包括进气口、出气口、燃烧室等，以及燃烧介质的物理性质等。
可以根据实验数据或理论分析确定模型的几何形状和尺寸。
2. 燃烧介质设定：在建立燃气燃烧器模型后，需要设定燃烧介质的物理和化学性质，包括燃料和氧化剂的组成、温度、压力等。
可以根据实际情况进行设置，也可以通过计算得到。
3. 物理模型和初始条件设定：在完成燃气燃烧器和燃烧介质的建模后，需要选择合适的物理模型和模拟方法。
ANSYS提供了多种物理模型和求解器，如湍流模型、燃烧模型、传热模型等。
根据燃烧过程中的特点和研究目标，选择合适的模型和方法。
4. 数值计算和仿真：在设定好物理模型和初始条件后，通过ANSYS进行数值计算和仿真。
计算过程会对燃气燃烧过程进行离散化处理，并根据设定的物理模型和边界条件进行求解。
通过迭代计算，得到燃烧过程中的温度、压力、速度、浓度等相关参数。
5. 结果分析和优化：得到仿真结果后，可以对仿真结果进行分析和优化。
可以通过分析温度、燃烧产物分布等参数，评估燃气燃烧器的燃烧效果和产品品质，进一步优化燃烧器结构和工艺参数。
燃气燃烧仿真基于ANSYS提供了一个广阔的平台，可以对燃气燃烧过程进行全面的数值模拟和分析。
它具有高精度、高效率、低成本等优点，可以为工程实践和科学研究提供有力的支持。
燃气燃烧仿真还可以为燃烧器设计和燃气燃烧工艺的改进提供决策依据，为燃气燃烧技术的发展做出贡献。
COMSOL Multiphysics 在化学工程领域的应用案例集
案例1、电化学专题电化学是研究电能和化学能之间的相互转化及转化过程中有关规律的科学，包含电泳，电渗、电化学反应等。
COMSOL Multiphysics提供专业的应用模式来分析带电料子在溶液中的迁移、对流和扩散，电化学反应等，广泛应用于HPLC、电解工业、电化学工业等。
剃须刀刀罩的电化学加工（Philips公司）高档电动剃须刀的刀罩要求很精密，常采用电化学方法加工。
其中包含可控电化学分解的阳极（刀罩）、预成型的阴极（模具）和电解液。
电解液中不仅含有金属离子，还含有副产物气体，后者会增加表面电解质的库仑力，必须通过调整电势来即时地进行补偿；由于反应热和电阻热，电解液的温度应该得到控制；由温升引起的热应力会影响刀罩的强度；求解域会随着电解过程而发生变化。
种种现象表明这是个非常复杂的多物理场问题。
利用COMSOL Multiphysics的电磁、化工、结构力学模块中各种应用模式的直接耦合，可以得到很好的描述。
电渗泵中的流场分布(COMSOL模型库)当一种极性流体（例如水）和一种固体（例如玻璃）接触时，固体表面将产生电荷，并影响流体中的电荷分布，形成一种双电层。
靠近流道壁的电荷被强拉至表面，如果加入电场则可以改变流体内部的电荷分布，驱动流体流动。
这个电渗流泵就是利用了这种现象（A. Brask 等人和Y. Takamura 等人），利用COMSOL Multiphysics提供的电渗流模型，完美地分析了其中的Stokes流和传导介质之间的耦合关系。
模型库>MEMS模块>Microfluidics Models>electroosmotic micropump 2d燃料电池专题燃料电池具有清洁、高效等优点，已广泛应用于便携式电子产品，汽车等运输交通工具，住宅供电，以及社会各方面的供电系统。
COMSOL Multiphysics是燃料电池数值模拟研究领域中最为成熟的商业软件之一，已成为国内外许多研究单位必备研究工具。
基于ANSYS下的燃气燃烧仿真
基于ANSYS下的燃气燃烧仿真1. 引言1.1 燃气燃烧仿真概述燃气燃烧仿真是一种利用计算机模拟软件对燃气燃烧过程进行模拟和分析的技术。
通过对燃烧理论和模型的研究，结合ANSYS等仿真软件的应用，可以实现对燃气燃烧过程的精确模拟，帮助工程师们更好地设计和优化燃气燃烧系统。
燃气燃烧仿真概述涉及到流体力学、传热学、化学反应动力学等多个领域的知识，通过建立合适的数学模型和边界条件，可以模拟燃气的流动、混合和燃烧过程，预测温度、压力、速度等参数的变化。
燃气燃烧仿真的应用领域涵盖了燃气轮机、内燃机、燃烧器等领域，对提高燃烧效率、降低排放和优化系统性能具有重要意义。
1.2 ANSYS在燃气燃烧仿真中的应用ANSYS在燃气燃烧仿真中的应用十分广泛。
由于其强大的计算能力和丰富的仿真功能，ANSYS能够有效地模拟燃气燃烧系统中涉及的复杂物理过程。
ANSYS可以用于分析燃气燃烧系统中的流体流动和热传导情况。
通过建立流体力学模型，结合燃烧反应的热释放情况，可以准确预测燃气在燃烧室中的流动状态和温度分布，为燃烧效率的提高提供重要参考。
ANSYS还可以模拟燃气燃烧过程中的化学反应。
通过建立化学反应动力学模型，可以分析燃料和氧气在燃烧过程中的反应路径和物质转化规律，进而优化燃烧系统的设计和操作参数。
ANSYS还可以用于燃气燃烧系统的参数优化。
通过多次仿真运算，可以寻找最优的燃烧参数组合，提高燃烧系统的稳定性和能效，减少排放物的产生。
ANSYS在燃气燃烧仿真中的应用为燃气燃烧技术的发展提供了强大的工具和支持，有助于提高燃烧系统的性能和环保性能，推动燃气燃烧技术的进步。
2. 正文2.1 燃烧理论与模型燃烧理论与模型是燃气燃烧仿真中的基础和核心部分。
燃烧是指可燃物质与氧气在一定条件下发生的化学反应，释放出热能和光能。
在燃烧过程中，燃料与氧气通过各种反应生成燃烧产物，包括二氧化碳、水蒸气、氮氧化物等。
各种燃烧反应的速率和方式受到许多因素的影响，如温度、压力、混合比等。
基于火花引燃的燃烧模拟方法研究
基于火花引燃的燃烧模拟方法研究燃烧是一种能量转化的过程，在工业、民用和军事领域都有着广泛的应用。
然而，燃烧过程中会产生大量的有害气体和废弃物，对环境和人类的健康都造成了威胁。
因此，如何更好地理解燃烧过程，并减少燃烧产生的有害物质，是目前燃烧领域研究的热点和难点之一。
火花引燃的燃烧模拟方法是一种应用广泛的燃烧仿真技术，本文将对其研究现状和未来发展进行探讨。
一、火花引燃的燃烧模拟方法火花引燃是一种常见的燃烧形式，指的是在高温高压条件下，燃料和氧气混合后，通过施加能量使混合气体发生爆炸反应。
火花引燃的燃烧模拟方法是一种数值仿真技术，通过计算机模拟燃料和氧气的混合过程，预测爆炸的时间和空间分布，从而更好地理解燃烧过程。
火花引燃的燃烧模拟方法有两种主要形式，一种是基于化学动力学模型，另一种是基于物理模型。
基于化学动力学模型的方法将燃烧反应视为化学反应，通过分析反应机理和物理化学参数预测爆炸过程。
基于物理模型的方法将燃料和氧气的流动和混合过程建模，预测爆炸的位置和强度。
二、火花引燃的燃烧模拟方法的应用火花引燃的燃烧模拟方法在工业、民用和军事领域都有着广泛的应用。
在工业领域，燃烧模拟技术被广泛应用于发动机、燃烧室等燃烧设备的设计和优化。
在民用领域，燃烧模拟技术被应用于建筑防火、交通运输等方面。
在军事领域，燃烧模拟技术被应用于武器系统的设计和评估。
三、火花引燃的燃烧模拟方法的现状目前，火花引燃的燃烧模拟方法已经得到了广泛的应用和研究，涌现了大量的相关研究成果。
从技术上，燃烧模拟技术已经达到了较高的精度和可靠性，具备了可预测燃烧过程、优化设计和降低废弃物产生的功能。
然而，燃烧模拟技术在实际应用过程中仍存在一些问题。
首先，不同的混合条件和化学反应机理会影响模拟结果的准确性；其次，对于复杂的燃烧场景，模拟所需的计算资源和时间成本较高；最后，现有的燃烧模拟方法难以实现多物理场耦合和多相流的模拟。
四、火花引燃的燃烧模拟方法的未来发展为了解决目前燃烧模拟技术存在的问题，未来研究方向可以从以下几个方面入手：1. 开发更加准确和复杂的反应机理和混合模型，提高模拟结果的准确性。
基于ANSYS下的燃气燃烧仿真
基于ANSYS下的燃气燃烧仿真
燃气燃烧仿真可以帮助工程师在设计过程中预测和优化燃气燃烧系统的性能，提高能源利用效率和环境友好性。
在燃气燃烧仿真中，我们可以通过建立燃气燃烧的几何模型，并使用ANSYS提供的流体动力学、热传导以及化学反应等模块进行计算。
在燃气燃烧仿真中，首先需要建立燃气燃烧系统的几何模型。
几何模型包括燃气燃烧器、燃气管道以及燃气燃烧过程中的相关设备等。
通过几何模型，可以计算燃气燃烧系统中的流体动力学和热传导等特性。
需要选择适当的流体动力学模型。
流体动力学模型可用于描述燃气燃烧系统中的流动行为，包括速度场、压力场和密度场等。
通过流体动力学模型的计算，可以了解燃气燃烧系统中的气体流动情况。
还需要选择适当的化学反应模型。
化学反应模型用于描述燃气燃烧系统中的化学反应过程，包括燃料的燃烧反应和反应产物的生成等。
通过化学反应模型的计算，可以预测燃气燃烧系统中燃烧反应的效率和燃烧产物的生成情况。
焦炭粉-氧气混合物爆燃向爆震转捩的数值模拟
焦炭粉-氧气混合物爆燃向爆震转捩的数值模
拟
本文基于焦炭粉-氧气混合物的爆燃和爆震转捩进行了数值模拟研究。
采用COMSOL Multiphysics软件，构建了二维轴对称模型，并利用复合网格技术对焦炭粉-氧气混合物的燃烧过程进行模拟。
模拟的过程中，考虑了焦炭粉-氧气混合物的物理性质以及燃烧反应动力学过程，通过求解化学反应方程式，得到了燃烧反应的速率。
在模拟过程中，我们研究了焦炭粉-氧气混合物在不同温度、压力下的燃烧行为，得出了燃烧速率随温度和压力的变化规律。
同时，通过数值模拟，我们研究了焦炭粉-氧气混合物的爆燃和爆震现象，得到了爆燃和爆震转捩的过程曲线和特征参数。
研究结果表明，焦炭粉-氧气混合物的燃烧速率随温度和压力的升高而增加，同时在一定的温度和压力范围内，焦炭粉-氧气混合物存在着明显的爆燃和爆震转捩现象。
在爆燃过程中，当焦炭粉-氧气混合物的燃烧速率超过一定的阈值时，燃烧反应快速扩散，导致爆炸的产生；在爆震过程中，由于燃烧反应释放的能量和压力波的相互作用，会导致压力波产生倍增效应，从而引发爆震。
综上所述，本研究通过数值模拟研究了焦炭粉-氧气混合物的燃烧行为和爆燃爆震转捩现象，并得出了其特征参数，为深入理解焦炭粉-氧气混合物的燃烧性质以及安全控制提供了一定的理论依据。
基于COMSOL Multiphysics的二次燃烧炉设计
基于COMSOL Multiphysics的二次燃烧炉设计“有限元的未来是多物理场耦合”，因为多物理场耦合能最大程度地体现分析对象的真实工况，在真实环境下，研究对象往往同时受多个场的作用，越是逼近真实的也就越是合理和可靠的。
COMSOL Multiphysics通过耦合变量来求解各个物理场的反演方程和积分方程，耦合变量作为各个独立场的公用变量，进行同时求解，形成一个完整的总刚矩阵，从而实现与这类直接推导耦合方程类似的求解过程。
COMSOL Multiphysics在当今科学及工程领域已得到了大量成功的应用，赢得了广泛的好评。
荷兰Hi End线材名厂Siltech在25周年庆典上推出39对限量Pantheon喇叭庆祝，为了得到最优化的音响效果，特意采用COMSOL Multiphysics模拟设计出独有的内部构造。
瑞典Outokumpu Copper R&D (Västerås, Sweden)的工程师Jonas Fjellstedt通过COMSOL Multiphysics来获得提高生产金属棒效率的方法。
借助COMSOL Multiphysics的帮助，Jonas Fjellstedt成功的将原来的加工速度提高40％，这意味着公司无需新建生产线就可以增加产量，从而节约大量成本。
欧洲空中客车公司采购了100多套COMSOL Multiphysics用于先进飞机的设计，确保新研制的飞机在技术上的竞争力。
而在高校里，COMSOL Multiphysics则作为优秀的教学辅助工具，以其强大的开放性，得到了日益广泛的应用和好评。
Rowan大学K.K.Bhatia教授正在指导学生使用COMSOL Multiphysics对汽车引擎进行模拟 意大利Catania大学工业与机械工程系Giuliano C.博士等人的一个研究成果向工程界展示了COMSOL Multiphysics在计算化学燃烧，设计燃烧炉等方面的优异性能。
基于COMSOL的炉体内煤氧化反应数值模拟
基于COMSOL的炉体内煤氧化反应数值模拟
郭天宁;曾强
【期刊名称】《矿业安全与环保》
【年(卷),期】2023(50)1
【摘要】为了探究煤燃烧过程中温度、氧化产物、反应物的分布规律,通过COMSOL 5.5数值模拟软件建立煤氧化炉体模型,基于新疆准东煤矿煤属性数据,模拟自然升温与加热及不同压差条件下,炉体内温度、O2及氧化产物(CO、CO2)的浓度分布特征。
结果表明:压差增大,炉体内温度及氧化产物浓度降低,反应末期高温区域位置升高;同一压差下,氧化产物浓度随监测点轴向位置升高而增大,煤氧化炉体中心温度较高;径向方向,氧化产物浓度与对应位置的温度呈正相关关系;加热8 h能显著提高反应速率。
【总页数】5页(P9-13)
【作者】郭天宁;曾强
【作者单位】新疆大学生态与环境学院;新疆大学干旱生态环境研究所;新疆大学绿洲生态教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TD84
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1.330 MW旋流燃烧方式煤粉炉炉内速度场分布的数值模拟
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１９９１年 日本 电 镜学 家 饭 岛在 使 用 电 弧法 制 备 富 勒烯 时 ，利 用 高分 辩率 电子 显微 镜 在 电极 阴 极 的 沉 积 物 中发现 了碳 的另 一 种 同素 异构 体 ，即全 部 由 碳 原 子构 成 的碳 纳米 管（ＣＮＴｓ１ ”。 由于碳 纳 米 管 为 纳 米 级尺 寸 。具 有 纳米 材 料所 特有 的基 本特 征 ，即 比表 面 积 大 、化 学 性 能 好 、机 械 及 热 稳 定 性 高 和成 本 低 等特 性 ，会 呈现 出不 同于 传统 材 料 的独 特 物理 化 学性 质【２Ｊ。所 以碳 纳 米管 的发 现 ，立 即 引起 了国 际 上 不 同科技 领域 众多 科学 家和 学者 们广 泛关 注 。
ＣＯＭＳＯＬ Ｍｕｈｉｐｈｙｓｉｃｓ是 一 款 以有 限元 法 为基 础 的高级 数 值仿 真 软件 ，广 泛 应用 于各 个 领域 的科 学研 究 以及 工 程 计算 。ＣＯＭＳＯＬ Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ通过 求解 偏微 分方 程（单 物理 场）或偏 微分方 程组（多物理 场）来 实现 真实 物理 现象 的仿真 ，在 多物理 场耦 合计 算 方 面具 有 较 大 的优 势 和 可靠 性 。同 时 ，ＣＯＭＳＯＬ 中定 义模 型 非 常 灵 活 ，材 料 属性 、边 界 条 件 等 可 以 是 常数 、变 量 、逻 辑 表 达式 、函数或 者是 一 个代 表实
收 稿 日 期 ：２０１７．０５．２３； 基 金 来 源 ： 山 西 省 重 大 科 技 专 项 （ＭＣ２０１５—０４）；作 者 简 介 ：武 斌 （１９９１．），男 ，硕 士 研 究 生 ， Ｅｍａｉｈ ９８６０９０４６８＠ｑｑ．ｃｏｍ； 通 讯 作 者 ：米 杰 ，教 授 ，博 导 ， Ｅｍａｉｌ：ｍｉｊｉｅｌ １ １＠１６３．ｃｏｒ ｎ。
目前 主要 有 以下 ４种 方法 可 获得 产 量 高 、管径 均 匀 、结构 缺 陷少 、杂质 含 量低 、成 本 相对 低 廉 的碳 纳 米 管 ：电弧 放 电法［３１、化 学 气相 沉 积 法嗍、激 光 蒸发 法［５１、燃烧合 成 法［６，７１。燃 烧法 与其 它三 种合 成方 法相 比 ，可 在 常 压 大气 条 件 下其 它合 成法 低 得 多 的成 本制 备 碳纳 米管 罔。然 而 ，燃 烧过 程是 燃料 与 氧化剂 发生 的剧 烈化 学反 应 ．在 反应 过程 中形 成 火焰 并 放 出 大 量 的热 ，同 时伴 有 流 动 、传 热 、传 质 等 现 象 的 发 生 ， 因此燃 烧是 一个 非常 复杂 的物 理化 学反 应过 程 。由 于 燃 烧 过 程 的 复 杂性 。在 很 长 一 段 时 间 内 ，人 们 只 能 通 过 实 验 的方 式来 简单 了解 燃 烧 现 象 的基 本 原 理 。随着 计算 机 的迅 猛 发 展 。以及 燃 烧 相关 理 论 的
第 １期
武 斌 等 ：基 于 ＣＯＭＳＯＬ的燃烧 反应 仿 真研 究现状
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基于 ＣＯＭＳＯＬ的燃烧反应仿真研究现状
武 斌 ，冯 宇 ，米 杰
ｆ太原 理工 大学 煤科 学 与技术 教育 部和 山西 省重 点实 验室 ，山西 太 原 ０３００２４）
摘 要 ：燃烧 法 合 成 碳 纳 米 管 因其 成 本 低 廉 、操 作 简 单 及 可 大 规 模 连 续 生 产而 备 受 关 注 ，然 而 燃 烧 反 应 是 一 个 复 杂 的 物 理 化 学 变 化 过程 ．单 纯 通 过 实 验难 以深 人 地 了解 其 本 质 特 征 。 ＣＯＭＳＯＬ Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ是一 款 以有 限元 为 基础 的数 值 模 拟 软 件 ，广 泛 应 用 于 物 理 、机 械 、电气 、力 学 、流体 流 动 和 化 学 等 领 域 ，其 模 拟化 学 反 应 过 程 的 优 势 在 于 可 灵 活 精 确 地 耦 合 反 应 中的 传 质 、传 热 、传 功 过 程 。本 文 重 点 介 绍 了采 用 ＣＯＭＳＯＬ Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ软 件 模 拟 燃 烧 反 应 的 研究 现状 与难 点 ，从 不 同物 理 场 结 合 的 角 度 阐 明 了 ＣＯＭＳＯＬＭｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ在 模 拟 燃 烧 反 应 时 的优 势 ，并 由此 进 行 了 ＣＯＭＳＯＬＭｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ应 用 在 燃 烧 法 合 成碳 纳 米 管 过 程 中 的 前 景 预 测 与 可 行性 分 析 。
发 展 。如 流 体 力 学 、化 学反 应 动 力 学 、传 热 学 等 ，燃 烧过 程 的数 值模 拟 也逐 步 发展 起来 ，并 被 学者 们广 泛应 用 。
化 工 过 程 模 拟 与 实验 研 究 的结 合 是 当前最 有 效 和最廉 价 的化 工 过程 研究 方 法 ，它 可 以大大 节 约 实验 成本 ，加快 新产 品和新 工 艺 的开 发过 程 。目前 ， 数 值模 拟 的方 法 主 要 为有 限差 分 法 和 有 限元 法 ［９１。 而对 于 复杂 的非 线 性 问题 （如 流体 力学 ），采用 非线 性有 限元 算法 求解 更加方 便Ｉ９－“】。因此采 用有 限元法 计算 燃烧 过程 是一 个合适 的选 择 。然 而非线 性数值 计算 具有 很 高 复杂 性 ，它 涉及 到很 多专 业 的数 学 问 题 和运算 技巧 ，很难 为一 般工 程技术 人 员所 掌握［１２】。 因 此 ，利 用 求 解 结 构非 线 性 、流体 动 力 学 和 耦合 场 问 题 的有 限元 方 法 和 软件 是 提高 数 值 模 拟 效率 的 重 要 方法 。有 限元 法求 解 问题 的基 本 过 程 主要 包 括 ：分析 对 象 的离散 化 、有 限元 求解 、计 算 结果 的后 处理 三部 分【ｌ３】。研究 证 明 ，通过有 限元法 求解 问题 ， 只要 用 于离 散求 解 对象 的单元 足 够小 ．所 得 的解就 可足 够逼 近 于理论 值 ５ １。