4、利用Ansys Fluent进行燃烧过程的数值求解

利用Ansys Fluent进行燃烧过程的数值求解

1. 研究背景与意义

在当今世界，反应介质的射流在众多领域有着广泛应用，如热能和电能的产生、内燃机燃烧室、化学激光器、汞和建筑材料的生产以及火箭发动机的动力装置等。尽管气体燃烧设备的性能在不断改进，但效率仍然较低。随着反应系统流动研究方向和规模的不断拓展，数学建模和计算实验成为研究燃料燃烧过程组织和控制的重要工具。

如今，在开发和设计各种技术设备时，预先对其物理过程进行数值模拟已不可或缺，尤其是液体和气体流动的模拟，在航空航天、涡轮机械等众多行业的设计中至关重要。由于实际中大多数流动是湍流，因此计算湍流流动的能力对于众多专业人员的培养极为关键。

近年来，通用计算代码的使用越来越广泛，其中ANSYS FLUENT软件包为用户提供了丰富的湍流流动计算方法，掌握该软件包并利用其计算各种湍流流动成为连续介质力学领域专业人员的重要技能。

2. 燃烧建模的复杂性与模型选择

燃烧建模是一项复杂的任务，需要合理组合反映燃烧过程各方面的物理和数学模型，如湍流热质传递、化学反应动力学、火焰前沿传播、辐射以及与涡室壁的热传递等。ANSYS CFX拥有多种模型，包括13种湍流模型、7种化学动力学模型、4种辐射模型和6种燃烧模型，可能的模型组合数量众多。

为了选择合适的物理和数学模型，需要采用一种方法，即先在简单模型问题上分别测试模型元素，然后在解决复杂工业问题时进行集成。最终的复杂模型根据选择同类最佳模型的原则进行编制。以下是一些用于验证计算的模型任务：
- 伊·伊·斯穆尔斯基涡室中的空气流动 - 选择湍流模型；
- 涡旋逆流燃烧器模块中的空气流动 - 评估空气在复杂几