燃烧仿真软件：OpenFOAM在工业燃烧器设计中的应用

燃烧仿真软件：OpenFOAM在工业燃烧器设计中的应用1燃烧仿真软件：OpenFOAM在工业燃烧器设计中的应用1.1OpenFOAM概述OpenFOAM（OpenFieldOperationandManipulation）是一款开源的CFD（计算流体动力学）软件包，由OpenCFD有限公司开发并维护。它提供了丰富的物理模型和数值方法，适用于各种流体动力学和传热问题的模拟，包括复杂的燃烧过程。OpenFOAM的灵活性和强大的功能使其成为工业燃烧器设计中不可或缺的工具。1.1.1特点开源性：OpenFOAM的源代码完全开放，用户可以自由地修改和扩展软件功能。模块化设计：软件由多个模块组成，每个模块负责特定的物理过程，如湍流、传热、化学反应等。并行计算能力：OpenFOAM支持MPI并行计算，能够高效地在多核处理器或集群上运行大规模模拟。丰富的物理模型：包括多种燃烧模型，如层流燃烧、湍流燃烧、喷雾燃烧等。1.1.2应用场景在工业燃烧器设计中，OpenFOAM可以用于模拟燃烧过程，分析燃烧效率、污染物排放、热效率等关键指标，帮助工程师优化燃烧器设计，减少试验成本，提高设计效率。1.2工业燃烧器设计的重要性工业燃烧器是许多工业过程的核心部件，如发电、加热、化工生产等。燃烧器的设计直接影响到能源的利用效率和环境影响。通过精确的燃烧仿真，可以优化燃烧器的几何结构、燃料喷射策略、空气供给等参数，从而实现更高效、更清洁的燃烧过程。1.2.1设计挑战燃烧效率：确保燃料完全燃烧，减少未燃烧碳氢化合物的排放。污染物控制：降低NOx、SOx等有害气体的生成。热效率：提高燃烧过程的热能转换效率，减少能源浪费。稳定性：避免燃烧过程中的不稳定现象，如火焰熄灭或过度燃烧。1.2.2OpenFOAM在设计中的作用OpenFOAM通过其先进的燃烧模型和数值方法，能够模拟燃烧器内部的流场、温度分布、化学反应等复杂过程，为燃烧器设计提供定量的分析和预测。例如，使用OpenFOAM的simpleFoam和combustionModels模块，可以模拟燃烧器在不同操作条件下的性能，从而指导设计优化。1.2.3示例：使用OpenFOAM模拟工业燃烧器1.2.3.1准备工作网格生成：使用OpenFOAM的blockMesh工具生成燃烧器的计算网格。边界条件设置：定义燃烧器的入口、出口和壁面条件。物理模型选择：选择合适的湍流模型和燃烧模型。初始条件设置：设定初始温度、压力和燃料浓度。1.2.3.2模拟代码示例#网格生成

blockMeshDict

{

convertToMeters1;

vertices

(

(000)

(0.100)

(0.10.10)

(00.10)

(000.1)

(0.100.1)

(0.10.10.1)

(00.10.1)

);

blocks

(

hex(01234567)(101010)simpleGrading(111)

);

edges

(

);

boundary

(

inlet

{

typepatch;

faces

(

(0154)

);

}

outlet

{

typepatch;

faces

(

(2376)

);

}

walls

{

typewall;

faces

(

(1265)

(0374)

);

}

frontAndBack

{

typeempty;

faces

(

(0321)

(4765)

);

}

);

mergePatchPairs

(

);

}1.2.3.3解释上述blockMeshDict文件定义了一个简单的立方体网格，用于模拟燃烧器内部的流体动力学过程。边界条件包括入口（inlet）、出口（outlet）和壁面（walls），以及前后面（frontAndBack）的空边界条件，用于模拟无限远的边界。1.2.3.4运行模拟设置物理模型：在constant/turbulenceProperties文件中选择湍流模型，在constant/reactingProperties文件中定义燃烧模型。设定边界和初始条件：在0目录下设置初始条件，在boundary目录下设置边界条件。运行模拟：使用simpleFoam求解器运行模拟。simpleFoam1.2.3.5分析结果模拟完成后，使用OpenFOAM的后处理工具，如paraFoam，可以可视化流场、温度分布和化学反应产物的浓度，帮助分析燃烧器的性能。1.2.4结论OpenFOAM在工业燃烧器设计中的应用，不仅能够提供燃烧过程的详细模拟，还能够帮助工程师快速迭代设计，优化燃烧器的性能，减少对环境的影响。通过上述示例，我们可以看到OpenFOAM在燃烧仿真中的强大功能和灵活性。2OpenFOAM基础2.1安装与配置OpenFOAM2.1.1安装OpenFOAMOpenFOAM是一个开源的CFD（计算流体动力学）软件包，广泛应用于工业燃烧器设计中的流体和燃烧仿真。安装OpenFOAM通常涉及以下步骤：下载源代码：访问OpenFOAM的官方网站或GitHub仓库下载最新版本的源代码。系统要求：确保你的系统满足OpenFOAM的最低要求，包括操作系统版本、编译器和必要的库。编译环境设置：安装所需的编译工具和库，如GCC、CMake、Boost等。源代码编译：使用终端或命令行，进入下载的源代码目录，执行编译命令。例如：#进入OpenFOAM源代码目录

cd/path/to/OpenFOAM

#执行编译

./Allwmake环境变量配置：在你的系统中设置环境变量，以便OpenFOAM可以被正确识别和使用。通常需要添加以下行到你的.bashrc或.bash_profile文件中：exportWM_PROJECT_DIR=/path/to/OpenFOAM

source$WM_PROJECT_DIR/etc/bashrc测试安装：运行OpenFOAM自带的测试案例，确保安装无误。2.1.2配置OpenFOAM配置OpenFOAM包括设置环境变量、选择合适的求解器和调整仿真参数。例如，选择一个燃烧仿真求解器并设置基本参数：#进入案例目录

cd/path/to/case

#选择求解器

cp-r$WM_PROJECT_DIR/applications/solvers/combustion/pimpleFoam.

#设置求解器参数

visystem/fvSolution在fvSolution文件中，可以调整求解器的迭代参数，如：solvers

{

p

{

solverpBiCG;

preconditionerDILU;

tolerance1e-06;

relTol0;

}

...

}2.2OpenFOAM的基本操作OpenFOAM提供了丰富的命令行工具，用于案例的设置、运行和后处理。以下是一些基本操作：案例创建：使用blockMesh生成网格，或从模板案例复制。#从模板案例复制

foamCloneCase-case/path/to/template/case网格生成：使用blockMesh或snappyHexMesh生成网格。#使用blockMesh生成网格

blockMesh案例运行：执行求解器运行仿真。#运行pimpleFoam求解器

pimpleFoam后处理：使用paraFoam或foamToVTK将结果转换为可视化软件（如ParaView）可读的格式。#将结果转换为VTK格式

foamToVTKtime=latestTime2.3网格生成与处理网格生成是CFD仿真中的关键步骤。OpenFOAM提供了多种工具来生成和处理网格，包括blockMesh和snappyHexMesh。2.3.1blockMesh示例blockMesh用于生成简单的六面体网格。以下是一个blockMeshDict文件的示例，用于定义一个简单的燃烧器几何：convertToMeters1;

vertices

(

(000)

(100)

(110)

(010)

(000.1)

(100.1)

(110.1)

(010.1)

);

blocks

(

hex(01234567)(10101)simpleGrading(111)

);

edges

(

);

boundary

(

inlet

{

typepatch;

faces

(

(3267)

);

}

outlet

{

typepatch;

faces

(

(0154)

);

}

...

);

mergePatchPairs

(

);在这个示例中，我们定义了一个简单的立方体几何，其中包含一个入口和一个出口边界。网格由10x10x1个单元组成。2.3.2snappyHexMesh示例snappyHexMesh用于生成更复杂的几何网格，它可以从CAD模型中读取几何信息。以下是一个使用snappyHexMesh的简单流程：准备CAD模型：将你的CAD模型（如.STL格式）放置在constant/triSurface目录下。配置snappyHexMeshDict：在system目录下编辑snappyHexMeshDict文件，定义网格生成的参数。castellatedMeshControls

{

nCellsBetweenLevels10;

maxLocalCells100000;

maxGlobalCells1000000;

maxLoadUnbalance0.5;

nCellsPerInsert10;

resolveFeatureAngle60;

}

refinementSurfaces

{

surfaceName

{

levelSet0.01;

nSurfaceLayers5;

}

}

...运行snappyHexMesh：在案例目录下执行snappyHexMesh命令。snappyHexMesh-overwrite通过以上步骤，你可以生成一个适合工业燃烧器设计的高质量网格，为后续的燃烧仿真做好准备。3燃烧理论3.1燃烧基础燃烧是一种化学反应过程，其中燃料与氧化剂（通常是空气中的氧气）反应，产生热能和光能。在工业燃烧器设计中，理解燃烧的基础原理至关重要，因为它直接影响到燃烧效率、排放控制和能源利用。燃烧的基础可以分为以下几个关键概念：燃烧反应：燃烧反应通常涉及燃料（如碳氢化合物）和氧气的化学结合，生成二氧化碳、水蒸气和热量。例如，甲烷（CH4）的燃烧反应可以表示为：CH4+2O2->CO2+2H2O+热量燃烧类型：燃烧可以分为扩散燃烧和预混燃烧。扩散燃烧发生在燃料和氧化剂在燃烧前混合不充分的情况下，而预混燃烧则是在燃料和氧化剂预先充分混合后进行的燃烧。燃烧条件：燃烧需要满足三个条件，即燃料、氧气和点火源。此外，燃烧过程还受到温度、压力和反应物浓度的影响。燃烧效率：燃烧效率是指燃烧过程中燃料转化为有用能量的比例。提高燃烧效率可以减少能源浪费和污染物排放。污染物排放：燃烧过程中可能产生多种污染物，如一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）和未燃烧的碳氢化合物（UHC）。设计燃烧器时，需要考虑如何控制这些排放。3.2燃烧模型介绍在燃烧仿真中，使用燃烧模型来描述和预测燃烧过程。OpenFOAM提供了多种燃烧模型，适用于不同的燃烧类型和条件。以下是一些常见的燃烧模型：扩散燃烧模型：这种模型适用于燃料和氧化剂在燃烧前混合不充分的情况。OpenFOAM中的diffusive模型可以用来模拟这种燃烧过程。例如，在constant/turbulenceProperties文件中，可以设置燃烧模型为扩散燃烧：#燃烧模型设置

combustionModel

{

typediffusive;

//其他参数设置

}预混燃烧模型：预混燃烧模型适用于燃料和氧化剂预先充分混合的情况。OpenFOAM中的laminar或turbulent模型可以用来模拟预混燃烧。在constant/turbulenceProperties文件中，设置燃烧模型为预混燃烧：#燃烧模型设置

combustionModel

{

typelaminar;

//或者

typeturbulent;

//其他参数设置

}非预混燃烧模型：非预混燃烧模型通常用于模拟燃料和氧化剂在燃烧前混合不完全的情况，如在工业燃烧器中常见的燃烧过程。OpenFOAM中的nonPremixed模型可以用来处理这种情况。在constant/turbulenceProperties文件中，设置燃烧模型为非预混燃烧：#燃烧模型设置

combustionModel

{

typenonPremixed;

//其他参数设置

}PDF燃烧模型：PDF（ProbabilityDensityFunction）燃烧模型用于处理湍流燃烧中的非预混燃烧，它基于概率密度函数来描述燃料和氧化剂的混合状态。在constant/turbulenceProperties文件中，设置燃烧模型为PDF燃烧：#燃烧模型设置

combustionModel

{

typePDF;

//其他参数设置

}3.2.1示例：使用OpenFOAM进行预混燃烧仿真假设我们正在设计一个预混燃烧器，需要使用OpenFOAM进行燃烧仿真。以下是一个简单的步骤指南，包括如何设置预混燃烧模型：创建案例目录：首先，创建一个新的案例目录，并复制一个预混燃烧的模板案例到该目录中。编辑constant/turbulenceProperties文件：在该文件中，设置燃烧模型为laminar，并根据需要调整其他参数。#燃烧模型设置

combustionModel

{

typelaminar;

//其他参数设置

}编辑system/fvSolution和system/fvSchemes文件：确保这些文件中的设置适合预混燃烧仿真，包括时间步长、求解器类型等。设置初始和边界条件：在0目录中，设置燃料和氧化剂的初始浓度、温度和速度。运行仿真：使用OpenFOAM的命令行工具，如simpleFoam或icoFoam，运行仿真。simpleFoam后处理和分析结果：使用OpenFOAM的后处理工具，如paraFoam，分析仿真结果，包括温度分布、污染物排放等。通过以上步骤，我们可以使用OpenFOAM有效地模拟和分析预混燃烧器的设计，从而优化燃烧过程，提高燃烧效率，减少污染物排放。以上内容详细介绍了燃烧的基础原理和OpenFOAM中几种常见的燃烧模型，以及如何使用OpenFOAM进行预混燃烧器的仿真。这为工业燃烧器设计提供了理论基础和实践指南。4OpenFOAM中的燃烧仿真4.1设置燃烧仿真案例在OpenFOAM中设置燃烧仿真案例，首先需要理解OpenFOAM的案例目录结构。一个典型的OpenFOAM案例目录包含以下几个关键子目录：0:包含初始时间点的网格数据和场变量。system:包含控制参数、边界条件和物理模型的设置文件。constant:包含网格、化学反应机理和材料属性等不变参数。4.1.1步骤1：创建案例目录#在OpenFOAM环境中创建案例目录

foamNewCasemyBurningCase4.1.2步骤2：设置网格使用blockMesh工具生成网格：#进入案例目录

cdmyBurningCase

#编辑blockMeshDict文件

vimconstant/polyMesh/blockMeshDict

#生成网格

blockMesh4.1.3步骤3：定义物理模型在system目录下编辑thermophysicalProperties文件，定义燃料和氧化剂的物理和化学属性：//constant/thermophysicalProperties

thermoType

{

typehePsiThermo;

mixturemixture;

transportconst;

thermohConst;

equationOfStateperfectGas;

speciespecie;

energysensibleInternalEnergy;

}

mixture

{

specie

{

species(O2N2H2H2O);

nMoles(0.2330.7670.00.0);

molWeights(3228218);

}

thermodynamics

{

TC(1500150015001500);

HC(247300047300);

SC(3.995001.247);

}

transport

{

muC(1.7894e-51.7894e-58.765e-51.013e-5);

PrC(0.710.710.710.71);

}

equationOfState

{

rhoC(1.4291.250.08990.806);

psiC(1.429e51.25e50.0899e50.806e5);

}

energy

{

Hf(0000);

}

chemistry

{

chemistryTypefiniteRate;

chemistryModelreactingMixture;

transportModelconst;

thermoModelhConst;

equationOfStateModelperfectGas;

specieModelspecie;

energyModelsensibleInternalEnergy;

reactionModeleddyDissipation;

nSpecie4;

species(O2N2H2H2O);

molWeights(3228218);

TC(1500150015001500);

HC(247300047300);

SC(3.995001.247);

muC(1.7894e-51.7894e-58.765e-51.013e-5);

PrC(0.710.710.710.71);

rhoC(1.4291.250.08990.806);

psiC(1.429e51.25e50.0899e50.806e5);

Hf(0000);

}

}4.1.4步骤4：设定边界条件编辑system目录下的boundaryConditions文件，定义燃烧器入口、出口和壁面的边界条件：//system/boundaryConditions

burnerInlet

{

typefixedValue;

valueuniform(10000);//入口速度

}

burnerOutlet

{

typezeroGradient;

}

walls

{

typefixedValue;

valueuniform0;//壁面无滑移条件

}4.2选择合适的燃烧模型OpenFOAM提供了多种燃烧模型，包括：层流燃烧模型：适用于低湍流强度的燃烧过程。湍流燃烧模型：适用于高湍流强度的燃烧过程，如eddyDissipation模型。详细化学反应模型：适用于需要精确化学反应动力学的场景。4.2.1示例：使用EddyDissipation模型在system目录下的fvSolution文件中，选择eddyDissipation模型：//system/fvSolution

chemistryModel

{

chemistryTypefiniteRate;

chemistrySolverchemistryEddyDissipation;

}4.3边界条件与初始条件设定4.3.1边界条件边界条件应反映实际燃烧器的物理环境，包括：速度：燃烧器入口的速度分布。温度：燃烧器入口和壁面的温度。组分：燃烧器入口的燃料和氧化剂浓度。4.3.2初始条件初始条件设定应确保仿真开始时的场变量合理，如：速度：整个域内的初始速度分布。温度：整个域内的初始温度分布。组分：整个域内的初始燃料和氧化剂浓度。4.3.3示例：设置初始条件在0目录下编辑U、T和Y文件，定义初始速度、温度和组分：//0/U

dimensions[01-10000];

internalFielduniform(000);//初始速度为零

//0/T

dimensions[0001000];

internalFielduniform300;//初始温度为300K

//0/Y

dimensions[00-10000];

internalFielduniform(0.20.800);//初始组分为20%氧气，80%氮气通过以上步骤，可以设置一个基本的燃烧仿真案例，选择合适的燃烧模型，并定义边界条件与初始条件。这为工业燃烧器设计中的仿真提供了基础。5燃烧器设计流程5.1燃烧器设计原则在设计工业燃烧器时，遵循一系列原则至关重要，以确保燃烧效率、安全性和环境兼容性。以下原则是设计过程中的核心：热力学分析：理解燃烧反应的热力学特性，包括燃烧热、化学平衡和热效率。流体力学：考虑燃烧器内部和周围的流体流动，确保燃料和空气的充分混合。燃烧稳定性：设计应避免燃烧波动和熄火，确保燃烧过程的稳定。污染物排放：优化设计以减少NOx、CO和其他有害排放物。结构与材料：选择合适的结构设计和耐热材料，以承受高温和腐蚀。5.2使用OpenFOAM进行燃烧器设计的步骤5.2.1几何建模与网格划分5.2.1.1原理OpenFOAM使用块结构网格（blockMesh）进行几何建模，这是一种基于六面体网格的建模方法，适用于复杂几何结构的燃烧器设计。5.2.1.2内容定义几何参数：在constant/polyMesh/blockMeshDict文件中定义燃烧器的几何尺寸和边界条件。网格划分：使用blockMesh工具生成网格，网格质量直接影响仿真结果的准确性。5.2.1.3示例代码#blockMeshDict文件示例

convertToMeters1;

vertices

(

(000)

(0.100)

(0.10.10)

(00.10)

(000.1)

(0.100.1)

(0.10.10.1)

(00.10.1)

);

blocks

(

hex(01234567)(101010)simpleGrading(111)

);

edges

(

);

boundary

(

inlet

{

typepatch;

faces

(

(3267)

);

}

outlet

{

typepatch;

faces

(

(0154)

);

}

walls

{

typewall;

faces

(

(0374)

(1265)

(0123)

(4567)

);

}

);

mergePatchPairs

(

);此代码定义了一个简单的立方体燃烧器模型，其中包含入口、出口和壁面边界条件。5.2.2物理模型与边界条件设置5.2.2.1原理OpenFOAM支持多种物理模型，包括湍流模型、燃烧模型和传热模型。边界条件的设置对于模拟燃烧器内部的流体动力学和热力学过程至关重要。5.2.2.2内容选择物理模型：根据燃烧器的特性选择合适的湍流模型（如k-epsilon模型）和燃烧模型（如EddyDissipationModel）。设置边界条件：在0目录下定义初始和边界条件，包括速度、压力、温度和燃料浓度。5.2.2.3示例代码#0/U文件示例

dimensions[01-10000];

internalFielduniform(000);

boundaryField

{

inlet

{

typefixedValue;

valueuniform(100);

}

outlet

{

typezeroGradient;

}

walls

{

typenoSlip;

}

};此代码设置了速度边界条件，其中入口速度为1m/s，方向沿x轴。5.2.3运行仿真与结果分析5.2.3.1原理使用OpenFOAM的求解器（如simpleFoam或combustionFoam）运行仿真，然后通过后处理工具分析结果。5.2.3.2内容选择求解器：根据问题的复杂性选择合适的求解器。运行仿真：在终端中使用simpleFoam或combustionFoam命令运行仿真。结果分析：使用ParaView或Foam::postProcessing工具可视化和分析仿真结果。5.2.3.3示例代码#运行combustionFoam求解器

combustionFoam运行此命令后，OpenFOAM将开始计算燃烧过程，生成数据文件供后续分析。5.2.4优化设计5.2.4.1原理基于仿真结果，调整燃烧器设计参数，如燃料喷射速度、混合比和燃烧室形状，以优化燃烧效率和减少污染物排放。5.2.4.2内容参数调整：根据仿真结果，识别设计中的不足，调整关键参数。迭代仿真：重复运行仿真，直到达到设计目标。5.2.4.3示例代码#调整燃料喷射速度

dimensions[01-10000];

internalFielduniform(000);

boundaryField

{

inlet

{

typefixedValue;

valueuniform(1.500);//增加喷射速度

}

//其他边界条件保持不变

};通过调整0/U文件中的入口速度，可以优化燃烧器的燃料喷射速度，从而影响燃烧效率和污染物排放。通过以上步骤，可以使用OpenFOAM有效地进行工业燃烧器的设计和优化，确保燃烧过程的高效、稳定和环保。6案例分析6.1工业燃烧器仿真案例在工业燃烧器设计中，OpenFOAM作为一款强大的开源CFD（计算流体动力学）软件，被广泛应用于燃烧过程的仿真与分析。本案例将通过一个具体的工业燃烧器模型，展示如何使用OpenFOAM进行燃烧仿真，以及如何分析和优化仿真结果。6.1.1模型描述假设我们有一个工业燃烧器，其主要参数如下：-燃烧器直径：0.1m-燃烧器长度：0.5m-燃料：甲烷（CH4）-氧化剂：空气-燃烧器入口温度：300K-燃烧器入口压力：101325Pa6.1.2准备工作网格生成：使用OpenFOAM的blockMesh工具生成燃烧器的计算网格。边界条件设置：定义燃烧器的入口、出口和壁面条件。物理模型选择：选择合适的湍流模型和燃烧模型。6.1.3代码示例：设置边界条件在constant/boundaryField目录下，编辑inlet、outlet和walls的边界条件。#inlet

{

typefixedValue;

valueuniform(00100);//这里设置的是速度向量，z方向速度为100m/s

}

#outlet

{

typezeroGradient;

}

#walls

{

typenoSlip;

}6.1.4运行仿真使用simpleFoam求解器进行仿真。simpleFoam6.1.5数据分析使用postProcessing工具分析仿真结果，如温度分布、速度场和燃烧产物浓度。postProcessing-funcwriteCellCentres-time10006.2结果分析与优化6.2.1分析步骤温度分布分析：检查燃烧器内部的温度分布，确保没有热点或冷点。速度场分析：分析燃料和空气的混合情况，优化燃烧效率。燃烧产物分析：评估燃烧产物的排放，如CO、NOx等，以符合环保标准。6.2.2优化策略调整燃料和空气的混合比：通过改变燃烧器入口的燃料和空气流量，优化燃烧效率。改进燃烧器设计：根据仿真结果，调整燃烧器的几何形状，如增加混合元件，以改善燃料和空气的混合。6.2.3代码示例：调整燃料流量在0目录下，编辑inlet的边界条件，调整燃料的入口速度。#编辑0/inlet文件

{

typefixedValue;

valueuniform(00150);//将z方向速度调整为150m/s，以增加燃料流量

}6.2.4重新运行仿真更新边界条件后，重新运行仿真，比较优化前后的结果。simpleFoam6.2.5结果比较使用foamPlot工具可视化优化前后的温度分布和速度场，评估优化效果。foamPlot-case<case_directory>-time1000-fieldT-typecontour通过上述步骤，我们可以有效地使用OpenFOAM进行工业燃烧器的燃烧仿真，分析结果，并根据需要进行优化，以提高燃烧效率和减少污染物排放。7高级应用7.1多相流燃烧仿真在工业燃烧器设计中，多相流燃烧仿真是一个关键的高级应用领域。OpenFOAM提供了多种模型来处理气-液、气-固或气-液-固的多相流问题，其中最常用的是Eulerian-Eulerian模型和Eulerian-Lagrangian模型。7.1.1Eulerian-Eulerian模型Eulerian-Eulerian模型，也称为两流体模型，将每个相视为连续介质，使用一组独立的连续性和动量方程来描述。这种模型适用于相间有显著相互作用的情况，如气泡流或液滴燃烧。7.1.1.1示例：气泡流仿真假设我们正在模拟一个气泡流过液体的场景，我们可以使用multiphaseEulerFoam求解器。下面是一个简单的案例设置：#创建案例目录

mkdirbubbleFlow

cdbubbleFlow

#初始化案例

foamDictionary-clonetutorial/multiphaseEulerFoam/bubbleFlow在constant目录下，我们需要定义相的属性：cdconstant

#编辑phaseProperties文件

nanophaseProperties在phaseProperties文件中，定义两个相：气相（gas）和液相（liquid）：gas

{

typecompressible;

transportModelconstant;

thermodynamicsconstant;

equationOfStateidealGas;

nu1.5e-5;

rho1.225;

Cp1004;

Hf0;

k0.026;

Pr0.7;

gamma1.4;

}

liquid

{

typeincompressible;

transportModelconstant;

thermodynamicsconstant;

equationOfStateincompressible;

nu1e-6;

rho1000;

Cp4182;

Hf0;

k0.6;

Pr6.2;

}接下来，我们需要定义transportProperties和thermophysicalProperties文件，以及在0目录下初始化场变量。7.1.2Eulerian-Lagrangian模型Eulerian-Lagrangian模型中，连续相（如气体）使用Eulerian框架描述，而离散相（如液滴或固体颗粒）使用Lagrangian框架追踪。这种模型适用于液滴或颗粒的尺寸远小于连续相特征尺寸的情况。7.1.2.1示例：液滴燃烧仿真使用lagrangian模型，我们可以模拟液滴在气体中的燃烧过程。下面是一个使用sprayFoam求解器的案例设置：#创建案例目录

mkdirspraySimulation

cdspraySimulation

#初始化案例

foamDictionary-clonetutorial/sprayFoam/spraySimulation在constant目录下，我们需要定义液滴的属性：cdconstant

#编辑dropletProperties文件

nanodropletProperties在dropletProperties文件中，定义液滴的初始条件和物理属性：typeconstant;

diameter0.001;//液滴直径，单位：米

density800;//液滴密度，单位：kg/m^3

evaporationModelconstantTemperature;

evaporationTemperature373;//液滴蒸发温度，单位：K此外，我们还需要在system目录下设置求解器的控制参数，并在0目录下初始化场变量。7.2化学反应动力学模型在燃烧仿真中，化学反应动力学模型是模拟燃料燃烧过程的核心。OpenFOAM提供了多种模型，包括预混燃烧、非预混燃烧和详细化学反应模型。7.2.1预混燃烧模型预混燃烧模型适用于燃料和氧化剂在燃烧前已经充分混合的情况。OpenFOAM中的reactingFoam求解器可以处理这类问题。7.2.1.1示例：预混燃烧仿真假设我们正在模拟一个预混燃烧过程，我们可以使用reactingFoam求解器。首先，创建案例目录：mkdirpremixedCombustion

cdpremixedCombustion

#初始化案例

foamDictionary-clonetutorial/reactingFoam/premixedCombustion在constant目录下，我们需要定义化学反应的机理：cdconstant

#编辑chemistryProperties文件

nanochemistryProperties在chemistryProperties文件中，指定化学反应机理：chemistryTypefiniteRate;

thermoTypehePsiThermo;

transportModelconstant;

reactionModelfiniteRate;

thermodynamicsconstant;

equationOfStateperfectGas;接下来，我们需要在system目录下设置求解器的控制参数，并在0目录下初始化场变量，包括温度、压力和组分浓度。7.2.2非预混燃烧模型非预混燃烧模型适用于燃料和氧化剂在燃烧过程中混合的情况。OpenFOAM中的simpleReactingFoam求解器可以处理这类问题。7.2.2.1示例：非预混燃烧仿真假设我们正在模拟一个非预混燃烧过程，我们可以使用simpleReactingFoam求解器。首先，创建案例目录：mkdirnonPremixedCombustion

cdnonPremixedCombustion

#初始化案例

foamDictionary-clonetutorial/simpleReactingFoam/nonPremixedCombustion在constant目录下，我们需要定义化学反应的机理和燃烧模型：cdconstant

#编辑chemistryProperties文件

nanochemistryProperties在chemistryProperties文件中，指定化学反应机理和燃烧模型：chemistryTypefiniteRate;

thermoTypehePsiThermo;

transportModelconstant;

reactionModelfiniteRate;

thermodynamicsconstant;

equationOfStateperfectGas;

burningModeleddyDissipation;接下来，我们需要在system目录下设置求解器的控制参数，并在0目录下初始化场变量，包括温度、压力、组分浓度和湍流特性。7.2.3详细化学反应模型详细化学反应模型考虑了所有可能的化学反应路径，适用于需要精确模拟燃烧过程的情况。OpenFOAM中的chemReactingFoam求解器可以处理这类问题。7.2.3.1示例：详细化学反应仿真假设我们正在模拟一个需要详细化学反应模型的燃烧过程，我们可以使用chemReactingFoam求解器。首先，创建案例目录：mkdirdetailedChemistryCombustion

cddetailedChemistryCombustion

#初始化案例

foamDictionary-clonetutorial/chemReactingFoam/detailedChemistryCombustion在constant目录下，我们需要定义化学反应的机理和燃烧模型：cdconstant

#编辑chemistryProperties文件

nanochemistryProperties在chemistryProperties文件中，指定化学反应机理和燃烧模型：chemistryTypefiniteRate;

thermoTypehePsiThermo;

transportModelconstant;

reactionModelfiniteRate;

thermodynamicsconstant;

equatio