第十四章 非预混燃烧模拟 Chapter 14. Modeling Non-Premixed Combustion 在非预混燃烧中,燃料和氧化剂以相异流进入反应区。这与预混燃烧系统截然不同。在预混燃烧系统中,反应物在燃烧以前以分子水平混合。非预混燃烧的例子包括甲烷燃烧、粉煤炉和内部燃烧柴油(压缩)发动机。 在一定假设条件下,热化学可被减少成一个单一的参数:混合分数。混合分数,用 f 表示,是来自燃料流的质量分数。换句话说,混合分数就是在所有组分(CO2、H2O、O2 等)里,燃烧和未燃烧燃料流元素(C、H 等)的局部质量分数。因为化学反应中元素是守恒的,所以这种方法极好。反过来,质量分数是一个守恒的数量,因此其控制输运方程不含源项。燃烧被简化为一个混合问题,并且与近非线性平均反应率相关的困难可以避免。一经混合,即可用层流小火焰(laminar flamelet)模型将化学反应模拟成为化学平衡或近化学平衡。 模型包括以下几个部分: 14.1:平衡混合分数/PDF模型(Description of the Equilibrium Mixture Fraction/PDF Model); 14.2:非预混平衡化学反应的模拟方法(Modeling Approaches for Non-Premixed Equilibrium Chemistry); 14.3:非预混平衡模型的用户输入(User Inputs for the Non-Premixed Equilibrium Model); 14.4:层流小火焰模型(The Laminar Flamelet Model); 14.5:在prePDF数据库中添加新种类(Adding New Species to the prePDF Database); 14.1:平衡混合分数/PDF模型 非预混模拟方法包括解一或两个守恒量(混合分数)的输运方程。不解单个组分方程。取而代之的是每个组分的浓度用预混分数场得到。热化学计算在prePDF中进行,并列成表以便于在FLUENT中查询。紊流和化学的相互作用考虑为一个概率(几率)密度函数(PDF)。 关于非预混混合分数/PDF模型的信息在以下分节中讲述: 14.1.1:非预混方法的优点和局限(Benefits and Limitations of the Non-Premixed Approach); 14.1.2:非预混方法的细节(Details of the Non-Premixed Approach); 14.1.3:非预混模拟的限制和特有案例(Restrictions and Special Cases for Non-Premixed Modeling); 见14.2:模拟和解决顺序的回顾,以及14.3;应用模型指导。 14.1.1非预混方法的优点和局限 非预混方法的优点(Advantages of the Non-Premixed Approach): 非预混模拟方法已被明确用于模拟进行...