FLUENT系列资料1之燃烧器内甲烷和空气的燃烧

燃烧器内甲烷和空气的燃烧

问题描述

这个问题在图1中以图解的形式表示出来。此几何体包括一个简化的向燃烧腔加料的燃料喷嘴，由于几何结构对称可以仅做出燃烧室几何体的1/4模型。喷嘴包括两个同心管，其直径分别是4个单位和10个单位，燃烧室的边缘与喷嘴下的壁面融合在一起。

图1：问题图示

本题涉及到：

一、利用GAMBIT建立燃烧器计算模型

（1）在GAMBIT中画出燃烧器的图形；

（2）对各条边定义网格节点的分布；

（3）在面内创建网格；

（4）定义边界类型；

（5）为FLUENT5/6输出网格文件。

二、利用FLUENT-3D求解器进行求解

（1）读入网格文件；

（2）确定长度单位：mm；

（3）确定流体材料及其物理属性；

（4）确定边界类型；

（5）计算初始化并设置监视器；

（6）使用非耦合、隐式求解器求解；

（7）利用图形显示方法观察流场、压力场与温度场。

一、利用GAMBIT建立计算模型

启动GAMBIT。

第一步：选择一个解算器

选择用于进行CFD计算的求解器。

操作：Solver -> FLUENT5/6

第二步：生成两个圆柱体

1、生成一个柱体以形成燃烧室

操作：GEOMETR->VOLUME -> CREATE VOLUME R

打开Create Real Cylinder窗口，如图2所示

图2：生成圆柱对话框

a)在柱体的Height中键入值1.2。

b)在柱体的Radius 1中键入值0.4。

Radius 2的文本键入框可留为空白，GAMBIT将默认设定为Radius1值相等。

c)选择Positive Z（默认）作为Axis Location。

d)点击Apply按钮。

2、按照上述步骤以生成一个Height =2，Radius 1 =1并以positive z为轴的柱体。

3、点击在Global Control工具栏左上部的FIT TO WINDOW命令按钮，去观察柱体的生成。

这两个柱体在图3中示出，按住鼠标左键并拖动它以观察视图的旋转。你可以按下鼠标右键并把鼠标沿靠近或远离你的方向拖动以放大或缩小视图。

图3：两个圆柱

4、移动生成的第一个柱体以使它在大柱体的前面。

操作：GEOMETRY -> VOLUME -> MOVE/COPY/ALIGN VOLUMES 这将打开Move / Copy Volumes窗口

图4：移动、拷贝对话框

a)shift+左键选中视图窗中的小柱体

b)在Move / Copy Volumes窗口中的Volumes下选择Move（默认）。

c)在Operation下选择Translate（默认）。

d)键入Global移动矢量点为（0，0，0.8）以把小柱体沿z方向移动8个单位。

你可以看到GAMBIT在你向Global键入值时会自动在Local下填入值。

e)点击Apply。这两个柱体如图5所示。可以看到小柱体已被从大柱体的后部移到前部。

图5：移动小柱体后的两个柱体

第三步：从大柱体中扣除小柱体

通过由一个柱体中扣除另一个的方法来生成一个体积

操作：GEOMETRY-> VOLUME-> BOOLEAN OPERATIONS

R

打开Subtract Real Volumes窗口

图6：扣除对话框

a)在图形窗口中shift+左键选中大柱体。

b)把焦点移到Subtract Volume条框中，选中小柱体。

这个选择顺序将会保证小柱体被从大柱体中扣除而不是反之。

第四步：阴影化和旋转视图

1.在Global Control工具条的中下部点击RENDER MODEL命令按钮以生成体积的阴影图。

2.按下鼠标左键并拖动鼠标以旋转视图，并观察在大柱体中生成的柱体洞（见图7）

图7：显示大圆柱的洞的阴影几何结构

3.要返回到非阴影图，右击Global Control工具栏中的RENDER MODEL命令钮,

并从弹出条框中选。

第五步：去掉柱体的3/4

在这一步中，可以生成一个和圆柱体相交的方形体。柱体的3/4将会被去掉，留下得体积作为燃烧室的入口。

1.生成和已有柱体相交的方体。

操作：GEOMETRY -> VOLUME -> CREATE VOLUME

R

打开Create Real Brick窗口。

a)为方体的Width键入值2.1。

Depth和Height可以被留为空白，GAMBIT将默认它们和Width相等生成一个正方体。

b)Direction为+X +Y +Z（默认）。

c)点击Apply。

图9显示了柱体和方体

图8：生成方体对话框图9：方体和柱体

2.交叉方体和柱体

操作：GEOMETRY -> VOLUME -> BOOLEAN OPERATIONS

R打开Intersect Real Volumes窗口。

图10：合成体积对话框

a)shift+左键在图形窗口中选中方体。

b)在图形窗口中选定柱体。

c)点击Apply来接受选择。

当你交叉两个体积的时候选定它们的顺序是无关紧要的。柱体会被修正以使方形内的体积保留下来，如图11所示。

图11：柱形剩下的1/4