CFX_combustion

1、綱要 反應過程描述 EDM模型 FRC模型 EDM/FRC混合模型 NO生成模型 煙塵模型反應過程描述模型方程與多組分流類似，添加了化學反應源項組分質(zhì)量分數(shù)化學反應產(chǎn)生的源項IjIIjjIjISxYxxYutYeffIIYIS反應過程描述化學反應率組分數(shù)化學計量數(shù)基元反應CCNCBAIkINCBAIkIIvIv, ,CNkIvkKkkkIkIIIRvvWS1 反應k的基本反應速率kR綱要 反應過程描述 EDM模型 FRC模型 EDM/FRC混合模型 小火焰模型 NO生成模型 煙塵模型EDM模型假設(shè)化學反應速度比流動傳輸過程迅速反應速率直接與反應物分子級混合時間相關(guān)適用于湍流混合時間由漩渦性質(zhì)決

2、定kREDM模型反應速率反應物限制條件：生成物限制條件： minkIkvIkAR反應物I摩爾濃度 I PIkIPIkWvWIkABR 在所有生成物組分內(nèi)累加P綱要 反應過程描述 EDM模型 FRC模型 EDM/FRC混合模型 NO生成模型 煙塵模型FRC模型假設(shè)基元反應k是可逆反應適用于層流或湍流反應速率比湍動時間比尺要慢反應速率由反應動力學決定需要特定初始條件點燃火焰Damkhler數(shù)描述反應速度與流動速度比較chemflowattD FRC模型反應速率反應常數(shù)由Arrhenius關(guān)系描述 CkICkINBAIrkNBAIrkkIBIFR, 組分I摩爾濃度向前/向后反應常數(shù)反應階數(shù) IkkB

3、F ,rRTETAFkkkkexpRTETABkkkkexp前指數(shù)因子無量綱溫度指數(shù)活化能kAkEFRC模型燃燒過程源項處理源項對標量/能量方程可能具有決定性的影響源項對流動收斂過程影響較大時間步長較大，可能使組分質(zhì)量分數(shù)超過（0,1）限制源項線性化：IIRRIIRRSIIII1122*很小的數(shù)，1e-6II,max*II1 ,max1*FRC模型產(chǎn)物：源項為正，R0反應物：源項為負，R01IifRSI11IifIRSIIifRSIIifIRSI綱要 反應過程描述 EDM模型 FRC模型 EDM/FRC混合模型 NO生成模型 煙塵模型EDM/FRC混合模型應用EDM與FRC反應速率分別計算，取

4、小值多步反應中可對每一步分別設(shè)置反應率模型適用于不同區(qū)域內(nèi)使用不同反應模型的情況用于Damkhler數(shù)變化范圍較大的反應FRCkEDMkkRRR,min綱要 反應過程描述 EDM模型 FRC模型 EDM/FRC混合模型 NO生成模型 煙塵模型NO生成模型生成機理熱NO生成快速NO生成燃料NO生成N2ONO生成模型熱NO生成氣體火焰溫度超過1800K時的NO主要來源在接近化學計量數(shù)比時，可能存在反應ki乘以反應物濃度后，就得到源項消耗率kmol/m3/sNNONO2ONOON2HNONOHTk38730exp108 . 1111Tk3162exp104 . 692133100 . 3kNO生成模

5、型熱NO生成反應一生成N離子單個N離子參加反應二或反應三，反應速度很快熱NO生成速度主要由反應一決定 2,NOkWSthermalNOthermalNO12kkthermalNO分子量NOWNO生成模型熱NO生成層流小火焰模型直接計算了O離子濃度EDM&FRC模型需要額外計算： 221,2NOkWSthermalNOOthermalNO 2122121232131096exp12567OTKTKmkmolOOO 221TKTsKkmolmkOthermal69466exp1052414. 421121212315,2NO生成模型快速NO生成溫度低于1800K時，碳氫火焰會產(chǎn)生很高的NO濃度生成

6、機理不同，反應過程為：NHCNNCH2NOOHCN2NO生成模型快速NO生成反應源項為Arrhenius常數(shù)取決于燃料屬性甲烷乙炔 232212,WFuelNOkWSpromptNOpromptNOTTAkpromptApromptprompt,expNO分子量混合物平均分子量NOWW sAprompt1104 . 66 KTpromptA36510, sAprompt1102 . 16 KTpromptA30215,NO生成模型湍流影響湍流波動會對NO的生成產(chǎn)生決定性的影響NO的生成與溫度有直接關(guān)系溫度的正向波動導致NO的大量生成NO生成率的波動采用概率密度函數(shù)方式描述 dTTPTkTTku

7、lTTlu1積分分別在每一步反應上進行Tu與Tl為反應發(fā)生的溫度限，缺省值300K，2300KNO生成模型湍流影響概率密度函數(shù)PDF函數(shù) 10111111dTPbaba溫度波動大時， 函數(shù)蛻變?yōu)閐ouble Dirac peak溫度波動小時， 函數(shù)蛻變?yōu)轭愃朴贕aussian分布11ga111gblulTTTTlulTTTT2 luTTTgNO生成模型湍流影響溫度波動方程T2概率密度函數(shù)積分，得到傳輸方程：2 22 2 2 PrPrTkCxTCxTxxTutTdissjttprodjttjjj忽略化學反應放熱引起的溫度波動0 . 2prodC0 . 2dissC綱要 反應過程描述 EDM模型

8、FRC模型 EDM/FRC混合模型 NO生成模型 煙塵模型煙塵模型Magnussen煙塵形成模型兩個階段：基本形核過程煙塵顆粒生長過程cnucleifnucleijNttjjNjNSSxXxxXutX,PrcsootfsootjSttjjSjSSSxYxxYutY,Pr核的濃度，mol/kg煙塵質(zhì)量分數(shù)，kg/kgNXSY煙塵模型煙塵模型的三部分核與煙塵顆粒的形成核與煙塵的燃燒過程Magnussen EDC描述湍流影響煙塵模型煙塵模型的三部分核與煙塵顆粒的形成SNNfnucleiCCgCgfnS00,NSpfsootCbCamS,核的顆粒密度，part/m3煙塵的顆粒密度，part/m3Avogadro常數(shù)NNXACpSSmYC/1002214199. 623molpartA63dmsootpsoot煙塵顆粒質(zhì)量煙塵密度煙塵顆粒直徑dTTYfanAfuelc0 ,00exp燃料自然形核時cf燃料中碳質(zhì)量分數(shù)煙塵模型煙塵模型的三部分核與煙塵的燃燒過程核與煙塵燃燒應用了與燃料燃燒相同的假設(shè)燃料燃燒使用EDM時，核與煙塵燃燒同樣是非常迅速湍流效應已反映在燃料反應率中，不作特殊建模fuelSfuelcsootYYSS,fuelNfuelcnucleiYXSS,fuelS燃料反應消耗率kg/m3/s煙