煤粉燃烧模拟——湍流破碎模型

煤粉燃烧——湍流破碎模型（EBU）

简介

该帮助文件主要介绍煤粉燃烧模型的设置和求解，采用湍流破碎模型（EBU）。

EBU燃烧模型，也称涡团破碎模型，假设化学反应的平均速度与化学动力学无关，而只取决于低温的反应物和高温的燃烧产物之间的湍流混合作用。

主要包括：

1）煤粉燃烧模型的建立和求解

2）湍流破碎模型（EBU）的应用

3）选择合适的求解参数

4）计算结果的后处理

问题描述

3D模型的剖面图如图1所示。左侧为两个环形入口，右侧为一个圆形出口。由于模型的对称性，取系统的1/4进行建模。煤粉和携带空气（一次风）从内环进入燃烧室，二次风从外环进入燃烧室，发生燃烧反应，产物从压力出口流出。模型建立和求解

Step1：网格

1、读取mesh文件

2、检查网格：grid check

3、显示网格：display grid

a）从列表框中选取所有surfaces

b）点击display，并关闭grid display 面板

Step2：模型

1、选择k-ε湍流模型

Define models viscous

2、启动能量方程

Define models energy

3、启动物质输运方程

Define models species transport & reaction

a）选择model列表中的species transport

b）选择reaction列表中的volumetric

c）选择mixture material 列表中的coal-hv-volatiles-air

d）选择turbulence-chemistry interaction（湍流与化学反应的作用）列表中的eddy dissipation（涡流耗散）

e）点击ok，关闭species model面板

4、启动Discrete ordinates模型（DO离散坐标系）

a）从model列表中选择discrete ordinates

b）设置flow iterations per radiation iteration（流动和辐射迭代次数）为1

c）设置angular discretization （角离散化）中的Theta Divisions and Phi Divisions为4

d）设置angular discretization （角离散化）中的Theta Pixels and Phi Pixels为3

e）点击ok，关闭radiation model

5、启动discrete phase（离散相）模型

a）Max number of steps（最大步数）40000

b）启动specify length scale（步长），设为0.0025

c）点击ok，关闭discrete phase面板

Step3：injections（喷口）

1、v-1入口截面设9个喷口：define injections

a）点击creat，新建喷口

c）9个喷口通用性质，见表

c）点击turbulent dispersion，并启动discrete random walk model d）设置喷口的流速和颗粒半径

e）其它参数保留默认值

f）关闭injections面板

Step4：materials （物质特性）

1、修改coal-hv-volatiles-air混合物的特性：define materials

a）从数据库中添加CO

b）点击mixture species 的edit，打开species面板，将CO添加至右侧mixture species列表中，并保证N2位于列表的最后c）点击reaction的edit，打开reactions面板，编辑eddy-dissipation 的反应式，如下：

其余参数保留默认值，关闭reactions面板

2、设置燃烧颗粒coal-hv的特性

3、设置O2、CO2、H2O、CO、N2的特性

在Cp列表中选择piecewise-polynomial，保留默认参数

4、设置coal-hv-volatiles特性

5、点击change/create按钮，关闭materials面板

Step5：操作条件

Define operating conditions

保留默认参数。

Step6：设置UDF

udf导入后用于设置后续的边界条件。

Define user defined functions interpreted

1、设置源文件的名称，C 函数（coal-ebu.c）

2、设置C预处理中CPP的命令名

迭代次数取默认值10000，除非udf函数中的局部变量超出该值造成溢

出。该case中，保证迭代次数高于局部变量。

3、如果用fluent的预处理代替，则选择use contributed CPP选项；

4、点击interpret，关闭interpretd UDFs面板

如果编译过程出现错误，则调试至无错误为止。

Step7：边界条件

Define boundary condition

1、入口V-1的设置如下

2、入口V-2的设置如下：

3、出口P-1的设置如下：

4、设置壁面边界条件，温度和内部辐射系数如下：

5、设置周期性旋转；

6、关闭面板

Step8：无反应流动计算

1、关闭体反应

Define models species transport&reaction

2、关闭离散坐标辐射模型

Solve controls solution

a）从equations列表框中关闭discrete oridinates

b）点击OK，关闭面板

3、关闭与连续相的交互反应（interaction）

define models discrete phase

4、初始化计算区域