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：煤粉燃烧模型的建立和求解湍流破碎模型（EBU）的应用选择合适的求解参数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：网格读取mesh文件检查网格：gridcheck显示网格：displaygrid从列表框中选取所有surfaces点击display，并关闭griddisplay面板Step2：模型选择k-ε湍流模型Definemodelsviscous启动能量方程Definemodelsenergy启动物质输运方程Definemodelsspeciestransport&reaction选择model列表中的speciestransport选择reaction列表中的volumetric选择mixturematerial列表中的coal-hv-volatiles-air选择turbulence-chemistryinteraction（湍流与化学反应的作用）列表中的eddydissipation（涡流耗散）点击ok，关闭speciesmodel面板启动Discreteordinates模型（DO离散坐标系）从model列表中选择discreteordinates设置flowiterationsperradiationiteration（流动和辐射迭代次数）为1设置angulardiscretization（角离散化）中的ThetaDivisionsandPhiDivisions为4设置angulardiscretization（角离散化）中的ThetaPixelsandPhiPixels为3点击ok，关闭radiationmodel启动discretephase（离散相）模型Maxnumberofsteps（最大步数）40000启动specifylengthscale（步长），设为0.0025点击ok，关闭discretephase面板Step3：injections（喷口）1、v-1入口截面设9个喷口：defineinjectionsa）点击creat，新建喷口9个喷口通用性质，见表c）点击turbulentdispersion，并启动discreterandomwalkmodel设置coal-hv-volatiles特性5、点击change/create按钮，关闭materials面板Step5：操作条件Defineoperatingconditions保留默认参数。Step6：设置UDFudf导入后用于设置后续的边界条件。Defineuserdefinedfunctionsinterpreted设置源文件的名称，C函数（coal-ebu.c）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。如果用fluent的预处理代替，则选择usecontributedCPP选项；点击interpret，关闭interpretdUDFs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Defineboundarycondition入口V-1的设置如下入口V-2的设置如下：出口P-1的设置如下：设置壁面边界条件，温度和内部辐射系数如下：设置周期性旋转；关闭面板Step8：无反应流动计算关闭体反应Definemodelsspeciestransport&reaction关闭离散坐标辐射模型Solvecontrolssolution从equations列表框中关闭discreteoridinates点击OK，关闭面板关闭与连续相的交互反应（interaction）definemodelsdiscretephase4、初始化计算区域Solveinitializeinitialize打开残差监视图Solvemonitorsresidual迭代计算100步Solveiterate改变计算控制参数Solvecontrolssolution压降选择PRESTO!压力、动量、湍流的松弛因子分别设为0.5、0.2和0.7点击OK，关闭面板迭代计算≥100步。Step9：加入反应流的计算启动与连续相的交互作用（interectionwithcontinuousphase），设置交互间隔为1步；启动体反应（volumetricreactions）；反应区域中补充考虑高温和生成物分子量：Adaptregion在shapes列表中选择cylinder；在面板中输入坐标值；点击mark，关闭面板在反应区域考虑如下参数：Solveinitializepatch选择cylinder-r0，设置参数如下温度=2000KH2O质量分数=0.01CO2质量分数=0.01关闭面板设置松弛因子如下：迭代计算1步；保存case和data（coal-ebu-react-start）；设置每50步进行DPM交互计算Definemodelsdiscretephase设置discretephasesources的松弛因子为0.1；迭代计算300步。Step10：进行收敛计算改变计算控制参数Solvecontrolssolution从equations列表框中选择discreteordinates（离散坐标系）；Density松弛因子设为0.7迭代计算≥500步；保存case和data（名称coal-ebu-1）；设置离散化列表中动量、湍动能、湍流耗散率、hv-vol、O2、CO2、H2O、CO和能量为二阶迎风；迭代计算≥300步；保存case和data（名称coal-ebu-2）启动粒子辐射计算；Definemodelsdiscretephase改变燃烧颗粒的特性Definematerials蒸发温度设为773K；颗粒离散因子设为0.15所有物质的松弛因子设为1，energy和turbulence的松弛因子分别设为0.98和0.6。迭代计算2000步；保存case和data（名称coal-ebu-final）Step11：后处理检查质量平衡以判断收敛性Reportfluxes从option列表中选择massflowrate从boundaries列表中选择所有区域，并点击compute按钮该数据为净气相的质量流量，负数表明有净气相离开计算区域。关闭fluxreports面板Reportvolumeintegrals从reporttype列表中选择sum从fieldvariable列表中选择discretephasemodel和DPMmasssource从cellzones列表框中选择fluid，并点击compute按钮这是从离散相煤粉颗粒到气相的净质量传递。关闭volumeintegrals面板Note：上述两项质量平衡和入口总流量相比需添加一个较小的流量损失。检查净热量传递Report