教程分析f課件增

1、FLUENT HELP 算例精選中文版（二）（數(shù)值計算與工程?？┣鍧嵞茉矗ǚg整理）2005 年 4 月 12 日數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）前 言目前廣大FLUENT初學者遇到的主要之一就是缺少中文學習資料，有很多網(wǎng)友在上尋求中文算例，為了給學習FLUENT的朋友提供參考和幫助，迅速提高其應用FLUENT軟件的水平，清潔能源技術數(shù)值計算與工程分類區(qū)組織一些會員翻譯了 FLUENT 6.1 Tutorial Guide 的部分算例， 因為人力精力的限制，本次翻譯僅選擇了 Tutorial Guide中的7個經典算例。因文是會員利用業(yè)余時間翻譯的，而且翻譯者的

2、水平有限，翻譯中的錯誤在所難免，希望大家批評指正，以便我們進一步改進工作。在翻譯期間，得到“清潔能源技術譯工作如下：”各位會員的大力支持，具體的翻算例算例算例算例算例算例算gseal yangjch1023 caohualilhy sgseal gongzerugongzeru譯譯譯譯譯譯譯caoqx yangs yangs pkyforever caoqx summeredsummered校對校對校對校對校對校對校對本次工作由caoqx編輯整理完成，本次工作還得到了“清潔能源技術”的brightsun、jackywzq、caohuali、sfsm、mufei等幾位版

3、主的大力支持，在此對他們付出的心血和汗水表示衷心感謝。注意：FLUENT公司和本的，任何人不得將本文用于商業(yè)目的。清潔能源技術149 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）目錄前言2目錄3FLUENT 經典算例翻譯之一算例 1算例 4算例 5介紹如何使用 Fluent4非定?？蓧嚎s模型52輻射與自然對流模擬99FLUENT 經典算例翻譯之二算例 13算例 15算例 18算例 21使用非預混燃燒模型151蒸發(fā)性液體噴霧建模214使用混合物多相模型和相模型252使用相粒子傳熱模型278150 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）算例 13使用非預混

4、燃燒模型引言煤粉燃燒的模擬包括氣相連續(xù)流場的建模和它與非連續(xù)相的作用的建源。反應可以用組份模。穿體的會揮發(fā)燃燒并成為與氣相反應的輸運模型（the species transport）或模型（the non-premixed combustion）模擬， 在本指南中你將用非預混燃燒模型模擬簡單煤粉燃燒爐中的化學反應。在本指南中你將學會：1.怎樣用 prePDF 預處理煤粉準備 PDF 表格。2.怎樣為非預混燃燒化學模型定義輸入條件。3.怎樣定義的非連續(xù)相。4.怎樣解決包含非連續(xù)的反應的模擬。非預混燃燒模型用這樣的一種建模方法：用一個或二個守恒量，即混合分數(shù)求解輸運方程。多種化學組份，包括基團和中

5、間產物組份可能被包含在對問題的定義當中，而且它們的濃度將來至于混合分數(shù)分布的。組份的特性參數(shù)是通過化學數(shù)據(jù)庫獲得。湍流化學反應是用 Beta 或者雙 delta 概率密度函數(shù)來模擬的。關于非預混燃燒模擬方法的細節(jié)請參看使用手冊。前提條件本指南是建立在你已經熟悉 FLUENT 的菜單結構并且已經做完指南 1 的基礎上的。因此在建立過程中的一些步驟和解決過程將被省略。問題描述本指南中用的燒系統(tǒng)為一簡單的 10m*1m 的二維管道，如圖 13.1 所示。因為是對稱的，所以只模擬寬度方向上的一半?yún)^(qū)域。2D 管道的進口分為兩股流動。管道中心附近的高速流速度為 50m/s，寬度為 0.125m。另一股流的

6、速度為15m/s，寬度為 0.375m.兩股流都為 1500K 的空氣151 在高速流的附近以 0.1kg/s數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）（爐膛中的總流量為 0.2kg/s）的質量流量進入爐膛。管壁的溫度為常數(shù) 1200K。在進口和平均速度有雷諾數(shù)大約為 1000000，所以，為湍流。關于煤的成分的祥細資料和粒徑分布在第五步：MMaterials:非連續(xù)相中介紹。s:連續(xù)相（氣）和第八步：圖 13.1： 兩維煤粉燃燒爐prePDF 的準備1. 打開 prePDF當用非預混燃燒模型時，你需要用預處理程序 prePDF 準備一份 PDF 文檔。PDF 文檔包含混合

7、分數(shù)的濃度和溫度值相的過程中將需要用到這些信息。信息。在 FLUENT 解決問題第一步：在prePDF 中定義初步的絕熱系統(tǒng)1.定義 prePDF 模型類型你可以定義一個單一的流，也可以定義一個流加上一個二次流。152 數(shù)值計算與工程專刊FLUENT HELP 算例精選中文版（二）定義二次流能夠讓你跟蹤到兩股混合分數(shù)。對于燒，這樣做可以使你跟蹤從碳（流）分離出來的揮發(fā)份物質（二次流）。在本指南中，我們不采用這種方法。我們用單一的混合分數(shù)來模擬煤。SetupCase.(a)在 Heat transfer options 下保持 Adiabatic 的默認設置本指南中研究的燒器是非絕熱系統(tǒng)，燃燒器

8、壁上有熱量的傳遞，還有熱量從氣體傳到。在 prePDF 中，我們必須考慮絕熱系統(tǒng)。因為非絕熱系統(tǒng)的計算比絕熱系統(tǒng)要耗時，因此在一開始設置 prePDF 時可以將結果考慮成絕熱系統(tǒng)。通過計算絕熱系統(tǒng)的 PDF 化學反應結果，你可以選取適當?shù)南到y(tǒng)參數(shù)以便讓非絕熱系統(tǒng)的計算更高效。特別地，絕熱計算可以提供絕熱火焰溫度的信息、符合化學當量比的混合分數(shù)和153 成分對化學系統(tǒng)的數(shù)值計算與工程專刊FLUENT HELP 算例精選中文版（二）重要性。在所有最終需要非絕熱系統(tǒng)模型的 PDF 計算中都將采用以絕熱系統(tǒng)計算為開端的方法。(b)在 Chemistry ms 下，保持 Equilibrium Chem

9、istry 的默認設置在所有的基于 PDF 的模擬中，一般推薦選擇 Equilibrium Chemistry，Stoichiometric Reaction 選項計算不多但是一般不怎么準確。Laminar Flamelets選項提供了包括空氣動力張力引起的非平衡效應，例如超平衡的基團濃度和亞平衡的溫度。這對于NOx 是非常重要的， 但這里不包括。(c)保持 PDF ms 的默認值不變。Beta PDF 因為比 Delta PDF 要準確因此常被推薦使用。(d)在 Empirically Defined Streams 下選中 Fuel stream 選項。這將你用經驗輸入選項定義流。經驗輸入

10、選項你在 H，C，N的熱值。在和 O 的原子分數(shù)方面定義的成分，還可以定義低位熱值和元素分析和熱值已知的情況下，這是一個很有用的選項。(e)點擊 apply，關閉面板。2.在系統(tǒng)中定義化學物質。選擇何種物質應該根據(jù)類型和燃燒系統(tǒng)來確定。在 FLUENT 的使用手冊中提供了選擇的原則。在這里，你可以假定平衡系統(tǒng)由 13 種物質組成：C，C(s)，CH4，CO，CO2，H，H2，H2O，N，N2，O，O2，和 OH.C，H，O，和 N 包含其中是因為的百分數(shù)來定義。流需要根據(jù)經驗輸入方法用這些原子所占SetupSpeciesDefine.154 !You should include both C

11、 and C(S) in the system when the empirical input option is used.數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）(a)um # of Species 的值設定為 13。用上下箭頭設定物質的最大值，也可以在<enter>后的文本框里輸入值。(b)在 Defined Species 欄中選擇最上面的物質（最初是 undefined）.(c)在 Database Species 向下欄中選擇 C，在 Defined Species 欄中輸入處將顯示C(d)在 Defined Species 欄中選擇下一種物質（

12、或者把 species#的數(shù)值增加到 2）。(e)在 Database Species 的向下欄中滾動，選擇下一種物質（C(S)）.(f)重復(d)到(e)直到全部 13 種物質都被定義。(g)點擊 apply，關閉面板。注意：在其他的燃燒系統(tǒng)中，你也許想加入一些其他的化學物質，但不可以加一些不活潑的化學組份，如 NOx 等。155 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）3. 確定成分的輸入。是已知的，工業(yè)分析如下：28%揮發(fā)份，64%碳，8%灰份。你可以用這些數(shù)據(jù)和的元素分析數(shù)據(jù)在 PDF 中確定發(fā)份）如下：的成分。流的成分（碳和揮轉換為干燥無灰基：干燥無灰基的元素分

13、析如下：為了簡化模型，煤中的含硫量可以用含氮量（質量分數(shù)）來綜合考慮，如下：156 ElementWt % (DAF)C89.3H5.0O3.4ElementWt % (DAF)C89.3H5.0O3.4N1.5S0.8Proximate AnalysisWt %Wt %(dry)(DAF)Volatiles2830.4Char (C(s)6469.6Ash8-數(shù)值計算與工程專刊FLUENT HELP 算例精選中文版（二）我們還可以將最近的元素分析數(shù)據(jù)轉換成下面的揮發(fā)份流的元素組成：的成分，你還可以在最后的欄中輸入分數(shù)。prePDF為了祥細說明可以用這些數(shù)據(jù)和煤的熱值來確定煤的低位發(fā)熱量(DA

14、F)如下：中的組份。LCVcoal.DAF=35.3MJ/kg煤的精確熱值和密度分別為 1000J/kg-K 和 1kg/m3.4.輸入Setup和氧化劑的成分。SpeciesComposition.(a) 激活氧化劑流成分的輸入框。氧化劑的體積組成為：21%O2 和 79%N2157 ElementWt %MolesMole FractionC89.37.440.581H5.050.390O3.40.210.016N2.30.160.013Total12.81N2.3S-數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）i.ii. iii. iv.在 stream 下選擇 Oxi

15、diser.在 Specify Composition In 下，保持 Mole Fractions 的默認選擇不變。在 Defined Species 列表中選擇 O2，在 Species Fraction 框中輸入 0.21。在 Defined Species 列表中選擇 N2，在 Species Fraction 框中輸入 0.79(b) 激活流成分的輸入框。注意：因為經驗輸入選項對于流來說是激活了的，所以你會被提示要求輸入 C，H，O，N 的原子質量分數(shù)，煤的熱值等。158 數(shù)值計算與工程專刊FLUENT HELP 算例精選中文版（二）i.ii. iii. iv.v.vi. vii.在

16、 Stream 下，選擇 Fuel.在 Specify Composition In 下，保持 Mole Fractions 的默認選擇不變。 在 Defined Species 列表中選 C，并在 Atom Fraction 框中輸入 0.581。在 Defined Species 列表中選擇 H，并在 Atom Fraction 框中輸入 0.390 在 Defined Species 列表中選擇 N，并在 Atom Fraction 框中輸入 0.016。在 Defined Species 列表中選擇 O，并在 Atom Fraction 框中輸入 0.013。Lower Caloric

17、 Value 的值輸入為 3.53e+07j/kg，Specific Heat 的值輸入為1000j/kg-K.點擊 apply， 關閉面板。viii.159 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）5.定義固體碳的密度。在這兒假定值為 1300kg/m3.SetupSpeciesDensity.(a) 在 Defined Species 列表中選擇 C(s).(b) 設定密度值為 1300.(c) 點擊 apply，并關閉面板。注意：prePDF 在的混合物的密度計算中將一直用到這些數(shù)據(jù)。你必須輸入固定碳的密度，這密度值不同于在 FLUENT 中定義的含灰的表觀密度值。

18、6.定義系統(tǒng)運行條件。在化學平衡計算中，系統(tǒng)和進口流的溫度是必須的。燒的流的進口溫度應該是液化作用開始時的溫度。氧化劑的進口溫度應該對應于空氣的進口溫度。在本指南中，煤的液化溫度設定為 400K，空氣的進口溫度為 1500K.系統(tǒng)為一個大氣壓。SetupOperating Conditions.160 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）(a) 為 Fuel 和 Oxidiser 的進口溫度分別設定為 400K，1500K.(b) 點擊 apply，關閉面板。第二步：計算和回顧絕熱系統(tǒng)的prePDF 查尋表。1. 保持 PDF 解決方案的默認參數(shù)值。SetupSolu

19、tion Parameters.161 數(shù)值計算與工程專刊FLUENT HELP 算例精選中文版（二）用 PDF 做的查尋表格的計算會為離散混合物部分的物質質量分數(shù)和溫度在一表格中給出其計算的結果值。你可以用 Solution Parameters 來這些離散點的值和分布。你也可以在這面板中對 Fuel Rich Fbility Limit 進行設置。Fuel Rich Fbility Limit 選項你在當混合分數(shù)超出定義的充足限制的時部分平衡計算和懸浮平衡計算。你在充足的地方通過旁路來進行復雜的平衡計算，這可以提高 PDF 計算的效率，并且比全部都假設為平衡要實際得多。在用經驗定義的時侯，

20、一般充足限制的值為 1.0 且不能改動。(a)保持 Automatic Distribution 的默認設置不變。這部分將你通過優(yōu)化離散混合分數(shù)值的分布情況和使之集中在絕熱火焰溫度附近來提高 prePDF 的。如果你選擇不用 Automatic Distribution 那么你需要設置分布中心點在化學當量比尺度混合分數(shù)的富集一側。(b) 點擊 apply，并關閉面板。2. 保存輸入值(coal_ad.inp).FileWriteInput.3. 絕熱系統(tǒng)的化學反應的計算。CalculatePDF Table在計算中，prePDF 首先從數(shù)據(jù)庫中找到熱力學數(shù)據(jù)。然后在分散相混合分數(shù)/混合分數(shù)變化

21、點（在 Solution Parameters 面板中定義的 21 處）的溫度、成份162 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）和密度的時間平均值被計算。計算結果是一組表格。包含這兩個參數(shù)在每個離散值的組份分數(shù)、密度和溫度的時間平均值。prePDF 將在窗口中報告查尋表格的建立過程。當計算完成后，prePDF 將通知你平衡條件不影響你的建模輸入的時侯，除非可以簡單地承認通知。的平衡計算已經結束。在預知的流為氣體，那么你都4. 保存絕熱的 PDF 文件（coal_ad.pdf）FileWritePDF.(a) 在文件類型下面，選擇 Write Formatted Fil

22、e當你寫入一個 PDF 文件時，PDF 將默認地保存一個二進制文件。如果你是在一臺上用 PDF 文件，那么你可以用默認的 Write Binary File 選項來保存文件。但是，如果在不同的上用 PDF 文件的話，你就應該為 PDF 文件保存一個 ASC11 文件（格式化的）。應該注意到它將比二進制文件占用間。(b) 在 Solver 下選擇 FLUENT6。(c) 為 Pdf File 命名為 coal_ad.pdf.(d) 點擊 OK 寫入文件。5. 檢查絕熱系統(tǒng)中的溫度和混合分數(shù)的關系。的硬盤空絕熱系統(tǒng)的計算結果提供了一些參考。這些參考的系統(tǒng)。將在非絕熱計算中用到DisplayPDF

23、Table.163 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）(a)在 Plot Variable 列表中選擇 TEMPERATURE，點擊 Display 一生成表格（圖13.2）。溫度顯示表明了時間平均系統(tǒng)溫度是怎樣隨著平均混合分數(shù)以及它的變化而變化的。溫度和混合分數(shù)的關系表明了當混合分數(shù)大約為 0.1 的時侯火焰的最高溫度大約為 2750K。這最好溫度是由于燃燒空氣的高溫預熱造成的。注意：在絕熱系統(tǒng)計算中報告的最高絕熱溫度將用來作為選擇非絕熱系統(tǒng)計算中的最高溫度的參考。圖 13.2：時間平均溫度：絕熱的 prePDF 計算164 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HEL

24、P 算例精選中文版（二）第三步：創(chuàng)建和計算非絕熱prePDF 系統(tǒng)。創(chuàng)檢一個非絕熱 prePDF 系統(tǒng)需要你做以下的： 重新定義一個非絕熱系統(tǒng)。設定系統(tǒng)峰值溫度（建立在 2750K 的絕熱結果上的）。在這些修改之后，你還要重新計算系統(tǒng)化學反應和保存一個在 FLUENT 中用的非絕熱 PDF 文件。1.Setup定義非絕熱的 prePDF 模型類型。Case.(a) 在 Heat transfer options 下選擇 Non-Adiabatic，點擊 apply.2.設定系統(tǒng)溫度限制。165 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）當 PDF 計算為非絕熱的時侯，系統(tǒng)的

25、最低和最高溫度是必須的。最低溫度應該比最低邊界條件溫度值（例如溫度或者墻壁溫度）要低幾度。在燒系統(tǒng)中，最低系統(tǒng)溫度應該也要設定得比揮發(fā)份開始從煤中揮發(fā)的溫度低。在這兒，液化作用開始時汽化的溫度設定為 400K.因此，系統(tǒng)的最低溫度設定為 298K（默認值）。最高溫度至少應該比在先前絕熱計算中所得的峰值溫度高 100K。這兒，最高溫度選取為 3000K，適當?shù)馗叱鼋^熱系統(tǒng)的峰值溫度 2750K。SetupOperating Conditions.(a) 為 Min. Temperature 的值輸入 298，為 Max. Temperature 的值輸入 3000。166 數(shù)值計算與工程專刊FL

26、UENT HELP 算例精選中文版（二）(b) 點擊 apply，并關閉面板。3.保存非絕熱系統(tǒng)的輸入值（coal.inp）。FileWriteInput.4.非絕熱 PDF 查尋表格的計算。CalculatePDF Table非絕熱的 prePDF 計算要比絕熱計算多出很多。prePDF 首先要去數(shù)據(jù)庫中熱力學數(shù)據(jù)。接著，焓表會被初始化，焓值的柵格將做適當?shù)恼{整以適合解決條件和求解參數(shù)。然后，然后在分散相混合分數(shù)/混合分數(shù)變化點（在Solution Parameters 面板中定義的 21 處）的溫度、成份和密度的時間平均值被計算。計算結果是一組表格。包含這三個參數(shù)在每個離散值的組份密度和溫

27、度的時間平均值。分數(shù)、當計算完成后，prePDF 會警告說的平衡計算已經做完。當你在對煤或者是液體建模的時侯，你可以簡單地答復這警告，這對你的輸入沒有影響。5.寫 PDF 的輸出文件(coal.pdf)。FileWritePDF.(a) 在 File Type 下選擇 Write Formatted File.(b) 在 Solver 下選擇 FLUENT6。(c) 為 Pdf File 命名為 coal.pdf。(d) 點擊 OK 以寫入文件。6. 回顧一部分 prePDF 準備的 3D 的查尋表。DisplayNonadiabatic Table.167 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT H

28、ELP 算例精選中文版（二）(a)在 Plot Variable 向下列表中選擇 TEMPERATURE，點擊 Display(圖 13.3)。注意：對 3D 查尋表的回顧是一部分一部分的進行的。在默認情況下，被選中部分是與絕熱焓值相對應的。這顯示看起來與在絕熱計算中創(chuàng)建的查尋表很相似。你也可以選擇連續(xù)焓值的其他部分來顯示。圖 13.3：根據(jù)絕熱焓得到的非絕熱的溫度表168 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）7.在非絕熱系統(tǒng)中檢查物質和混合分數(shù)的關系。DisplayNonadiabatic Table.(a) 從 Plot Variable 向下列表中選擇 SPEC

29、IES，這將自動打開 Species Selection面板。(b) 在 Species Selection 面板中，在 Species 向下列表中選擇 C(s)，并點擊 OK。(c) 在 Nonadiabatic-Table 面板點擊 Display，以生成表格（圖 13.4）。7. 按照上面的操作顯示 CO 的瞬時質量分數(shù)（圖 13.5）。169 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）圖 13.4：時間平均 C（S）的分數(shù)：非絕熱的 prePDF 計算圖 13.5：時間平均 CO 的分數(shù)：非絕熱的 prePDF 計算170 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP

30、算例精選中文版（二）8.prePDF。FileExit準備FLUENT 計算。在 PDF 的文件創(chuàng)建已經完成的情況下，就可以準備用 FLUENT 中的非預混燃燒模型煤粉爐的燃燒流了。1. 把 FLUENT 中的文件coal/coal.msh 拷貝到你的工作路徑下（如指南 1 中的）。如圖 13.1 所示，網(wǎng)格文件 coal.msh 是用四邊形網(wǎng)格化分幾何體的。2. 打開 FLUENT 的 2D 類型。第四步：網(wǎng)格。1. 讀入 2D 的網(wǎng)格文件 coal.msh.FileReadCase.FLUENT 的窗口將報告網(wǎng)格包含 1357 個四邊形網(wǎng)格單元。2. 檢查網(wǎng)格。GridCheck網(wǎng)格檢查不

31、應該報告說有任何錯誤以及負體積數(shù)。3. 顯示網(wǎng)格（圖 13.6）。DisplayGrid.由于網(wǎng)格求解和其的大小的緣故，你會發(fā)現(xiàn)顯示網(wǎng)格的大致輪廓和放大網(wǎng)格的某一部分是很有用的。注意：你可以用鼠標鍵（默認為右鍵）來找到邊界的標志。如圖 13.7 所示，上流邊界包含兩個速度（低速和高速空氣流），邊界為出口，上邊界為墻，下邊界為對稱平面。171 數(shù)值計算與工程專刊FLUENT HELP 算例精選中文版（二）圖 13.6：兩維煤粉爐的網(wǎng)格172 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）圖 13.7：邊界類型有文字說明的網(wǎng)格圖形顯示第五步：建立求解模型：連續(xù)相（氣體）。1.保持默

32、認的非耦合求解。只有在非耦合求解時非預混燃燒模型才是可用的。DefineMsSolver.173 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）3. 打開標準的 -湍流模型。Viscous.DefineMs174 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）注意：就如在問題描述里說明的那樣，的雷諾數(shù)為 100000，因此，流動為湍流，高雷諾數(shù)的 -湍流模型將被采用。3.打開非預混燃燒模型。Define(a) 在 MMsSpecies.下選擇 Non-Premixed Combustion。輸入數(shù)據(jù)。面板將示出相175 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP

33、算例精選中文版（二）當你點擊 OK 時，F(xiàn)LUENT 將打開一個的 PDF 文件?？?，要求輸入在模擬中要用到(b) 在選擇文件框中，選擇并讀入非絕熱的 PDF 文件(coal.pdf)。在窗口中，F(xiàn)LUENT 將報告正在讀入包含有 13 種物質的非絕熱 PDF 文件。也將報告說一種被命名為 pdf-mixture 的新物質已被創(chuàng)建。這種混合物含有 13種物質。它們以及其熱力學性質是在 prePDF 中定義的。FLUENT 會彈出一框說有用物質的性質已經更改。你可以稍后定義其性質，你可以在框中點擊 OK 以答復該框。注意：當 FLUENT 讀入非絕熱 PDF 文件時，它會自動激活能量求解方程，所

34、以你可以不用打開能量面板激活傳熱方程。4.選擇 PI 以激活輻射模型。DefineMsRadiation.176 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）PI 模型是能求解氣體和顆粒間輻射傳熱的模型的其中之一。第六步：建立求解模型：離散相。FLUENT 會用離散相模型來模擬煤粉的。這模型會預示出單個的軌跡，每一個都代表煤的連續(xù)流（或質量流）。在交替計算離散相的軌跡連續(xù)方程時，與氣體間熱量，動量，質量的傳遞都將包含其中。1. 耦合離散相與連續(xù)相預報。DefineMsDiscrete Phase.(a) 在 Interaction 下，選中 Interaction with

35、Continuous Phase 選項。這選項將激活耦合求解，在求解中，離散相的軌跡（還有傳遞到的熱量和質量）將會對氣相方程產生影響。如果不選中這選項，你仍然可以看到煤粒的軌跡，但上述參數(shù)對連續(xù)相的將沒有任何影響。177 數(shù)值計算與工程專刊FLUENT HELP 算例精選中文版（二）(b)定義耦合參數(shù)，設定 Number of Continuous Phase IterationsIteration 為 20。per DPM在一些有著高質量粒子和較大網(wǎng)格的問題中，應該給這參數(shù)設定高一點的值。這對低頻率軌跡是很有好處的，為了更完全地聚合氣相方程， 進行反復的計算。(c)在 Tracking Pa

36、ramete 下，為 Max. Number of Steps 輸入 10000。178 對軌跡數(shù)值計算與工程專刊FLUENT HELP 算例精選中文版（二）軌跡計算步數(shù)的限制是用來中止停留在范圍內（例如在再流通范圍內）的顆粒軌跡的。(d)打開 Specify Length Scale，保持 Length Scale 的默認值 0.01m。Length Scale離散相軌跡綜合中用到的每一次步數(shù)的大小。這兒用到的值0.01m 意味著 10m 長的一段軌跡要計算 1000 步左右。(d) 在 Options 下，選擇 Particle Radiation Interaction。2.創(chuàng)建離散的射

37、入軌跡。煤粉流用初始條件定義，這初始條件認為煤是進入到氣體中的。在顆粒的運動方程（軌跡計算）的每一次綜合中，F(xiàn)LUENT 將用這些初始條件做為計算的開始點。在這兒，煤的總質量流的比率（在管道的一半寬度上）為 0.1kg/s（每米深度）。在 70 到 200 微米直徑方向上，假設顆粒是服從 Rosin-Rammler分布的。其他的初始條件（速度，溫度，成分）以及適當?shù)妮斎氤绦驅⒃谙旅孀鲈敿氄f明。DefineInjections.(a)在 Injections 面板中點擊 Creat 按鈕。179數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）這將打開 Set Injection P

38、roperties 面板，在這面板中定義說明流的初始條件。在 Set Injection Properties 面板中你將定義流的初始條件。流將被定義為一組有 10 種不同初始條件的流，除了直徑以為全部參數(shù)都一樣，直徑服從 Rosin-Rammler 粒徑分布規(guī)律。(b) 在 Injection Type 向下列表中選擇 Group。(c) 設定 Number of Particle Streams 為 10 。180 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）這些輸入數(shù)據(jù)告訴 FLUENT 通過 10 種離散的顆來指定定義的初始條件的變化范圍，每種流都有的離散初始條件的設

39、定值。在這兒，因為射入組中直徑是多種多樣的，這將導致 10 種離散的顆粒直徑。(d)在 Particle Type 下，選擇 Combusting。通過選擇 Combusting，可以激活煤液化作用和燼的子模型。類似地，如果選擇 Droplet 將會激活小液滴蒸發(fā)和沸騰的子模型。(e) 在 Material 向下列表中選擇 Coal-mv。Material 列表包含了 FLUENT 數(shù)據(jù)庫中的燃燒顆粒物質。你可以在這列表中選擇一種適當?shù)拿?，然后?Materials 面板中對其進行修改（見第八步：物質： 離散相）。(f) 在 Diameter Distribution 向下列表中選擇 rosi

40、n-rammler。的分布是不均勻的，其直徑大小從 70 微米到 200 微米。這些分布是與 Rosin-Rammler 方程相適應的，其平均直徑大小為 134 微米，展開參數(shù)為 4.52。(g) 在 Oxidizing Species 向下列表中選擇 O2（默認值）。(h) 在Point Properties 下指定初始條件的變化范圍，為First Point 輸入下列數(shù)據(jù)。·X-Position: 0.001 mY-Position: 0.03124 m··X-Velocity: 10 m/s·Y-Velocity: 5 m/sTemperature

41、 = 300 K··Total Flow Rate: 0.1 kg/s·Min. Diameter: 70e-6 mMax. Diameter: 200e-6 m··Mean Diameter: 134e-6 m181 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）· Spread Parameter: 4.52(i)在 Last Point 下，為位置，速度，溫度指定輸入數(shù)據(jù)。(j)定義湍流差量。i.點擊 Turbulent Dispersion，面板將示出相輸入數(shù)據(jù)。ii.在 Stochastic Tracking

42、 下，打開 Stochastic M。隨機跟蹤可以模擬湍流顆粒軌跡的作用。在模擬實際顆粒的分散，將隨機跟蹤包含其中是很重要的。iii.設定 Number of Tries 為 10。注意：新的射入流（默認名為 injection-0）出現(xiàn)在了 Injections 面板中。182 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）這面板可以用來拷貝和刪除射入流的定義。你也可以選擇一種已經存在的射入流并把用它定義的顆的初始條件列在窗口中。Injection-0 組的列表顯示了 10 種顆，每一種在指定的從Rosin-Rammler 分布中得到的最大值和最小值之間有著不同的直徑值和不同

43、的質量流率。第七步：物質：連續(xù)相。當需要用到非預混燃燒模型時，來至于 prePDF 化學數(shù)據(jù)庫的熱力學數(shù)據(jù)包括密度，比熱和成份的焓將被使用。這些性質將作為 pdf-mixture 物質被轉換到FLUENT 中去，這其中只有可以傳輸性質，如粘性和導熱系數(shù)才需要定義。DefineMaterials.183 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）1.2.3.設定 Thermal Conductivity 為 0.025（常數(shù)）。設定 Viscosity 為 2e-5(常數(shù))。在 Absorption Coefficient 的向下列表中選擇 wsggm-cell-based。

44、這里用 weighted-sum-of-gray-gases 模型指定了一個隨著成分變化而變化的吸收系數(shù)。細節(jié)問題請參看指南。4.點擊 Change/Create 按鈕。注意：你可以點擊 Mixture Species 旁邊的 View.按鈕來查看包含在pdf-mixture 物質中的物質。這些物質是在 prePDF 中建立化學系統(tǒng)的過程中包含進來的。注意到 Density 和 Cp 是不能被改變的：這些參數(shù)儲存在非預混燃燒的查尋表中。prePDF 用氣體的法則來計算混合物的密度，用質量占優(yōu)的混合法則184 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）來計算混合后的 Cp。雖

45、然你可以改變單個組份的參數(shù)，但在用非預混燃燒模型的情況下，你不應該那樣做。這將與在 prePDF 中創(chuàng)建的查尋表格。第八步：物質：離散相。DefineMaterials.1. 從 Material Type 列表中選擇 combusting-particle。185 數(shù)值計算與工程?？疐LUENT HELP 算例精選中文版（二）combusting-particle 物質類型能出現(xiàn)是因為你已經用 Set Injection Properties面板激活了燃燒顆粒。其他的離散相物質類型（小液滴，惰性顆粒）在你已經創(chuàng)建了這些類型的射入流的情況下也會出現(xiàn)在列表中。2.在 Combusting Par

46、ticle Materials 列表中，保持當前的選擇（coal-mv）。 這是你從 Set Injection Properties 面板的數(shù)據(jù)選項列表中選擇的燃燒顆粒物質類型。如果需要的話，另外的燃燒顆粒類型物質可以從參數(shù)數(shù)據(jù)庫中拷貝。你可以點擊 Database.按鈕來查看可用的 combusting-particle 物質。這兒， 你需要簡單地改動所選物質 coal-mv 的參數(shù)設置。為物質 coal-mv 設置下列常量的參數(shù)值。3.FLUENT 將用到下列輸入值：Density 將影響顆粒的慣性和質量力（當重力Cp 決定了顆粒溫度變化所需要的熱量。度不為 0 時）。186 Densi

47、ty1300 kg/mCp1000 J/kg-KThermal Conductivity0.0454 w/m-kLatent Heat0Vaporization Temperature400 KVolatile Component Fraction (%)28Binary Diffusivity5e-4 m/sParticle Emissivity0.9Particle Scattering Factor0.6Swelling Coefficient2Burnout Stoichiometric Ratio2.67Combustible Fraction (%)64數(shù)值計算與工程?？疐LUEN

48、T HELP 算例精選中文版（二）Latent Heat 是揮發(fā)份蒸發(fā)所需要的熱量。當在燒中用非預混燃燒模型的時侯，這值通常設為 0。如果為了節(jié)省的熱量，而選中揮發(fā)份成份的話，那么潛熱也會包含在其中（但是，如果水被作為氣相的水蒸汽而含在揮發(fā)分中的話，你就應該用非 0 的潛熱值）。Vaporization Temperature 是煤開始液化時的溫度。它應該與 prePDF 中用到的溫度相等。Volatile Component Fraction 確定了液化的每一的質量。Binary Diffusivity 顆粒表面的氧化劑的擴散率，用在有擴散率限制的率方面。燼Particle Emissivi

49、ty 顆粒的輻射系數(shù)。在計算輻射到顆粒上的熱量的時侯會用到。Particle Scattering Factor 顆粒的散射系數(shù)。Swelling Coefficient 確定了煤在液化的過程中直徑的變化。膨脹系數(shù)為 2 就意味著在揮發(fā)份的揮發(fā)過程中顆粒會變?yōu)樵瓉淼膬杀丁urnout Stoichiometric Ratio 用在有擴散的燃燼率的計算方面。另外，在用非預混燃燒模型時，這參數(shù)將沒有用。當采用有限速率化學的時候，化學計量比定義了需要所需量。質量碳的氧化劑的質量。默認值為將 C(s)氧化成 CO2 的Combustible Fraction 是中碳的質量分數(shù)。它決定了被碳燃燼子模型

50、消耗的每一的質量。.為 Devolatilization M(a)在 Devolatilization M選擇 Single Rate Devolatilization M向下列表中選擇 single-rate 選項。187 !The settings for the Vaporization Temperature， Combustible Fraction， and Volatile Component Fraction inputs should all be consistent with your prePDF inputs. (See Step 1: Define the Prel

51、iminary Adiabatic System in prePDF.)數(shù)值計算與工程專刊FLUENT HELP 算例精選中文版（二）這將打開 Single Rate Devolatilization M面板。(b)保持面板中默認的液化模型參數(shù)。5.為 Combustion M(a)在 Combustion M.選擇 kinetics/diffusion-limited。向下列表中選擇 kinetic/diffusion-limited 選項。這將打開 Kinetics/Diffusion Limited Combustion M面板。(b)保持默認值不變。6.點擊 Change/Create，并關閉 Materials 面板。第九步：邊界條件。DefineBoundary Conditions.提示：你可以在圖形顯示窗口中在想要選擇的邊界區(qū)域處點擊鼠標鍵（默認為右鍵）。FLUENT 將在 Boundary Conditions 面板中選擇該區(qū)域。1. 為