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STAR-CCM+案例:非预混丙烷化学反应

(2019-01-27 20:34:07)
标签:

star-ccm

非预混丙烷化学反应

丙烷

化学反应

分类: STAR-CCM 实例应用

       使用反应组分输运时,机制中的所有组分将通过计算域对流和扩散,并且使用指定的化学机制发生反应。STAR-CCM+ 中提供以下反应组分输运模型:复杂化学,涡破碎(EBU),旋涡接触微观混合(ECM)。复杂反应适合于将详细的化学信息引入CFD模拟,此模拟可求解数百个组分中的数千个化学反应;涡破碎模型适合只有少数反应步骤的机制;旋涡接触微观混合可用于液体液体化学中的扩散限制反应;本算例的非预混丙烷反应使用涡破碎反应模型。

1、问题描述

本案例使用的三个方程显示在本模拟中建模的三步反应:

C3H8+ 1.5O23CO + 4H2

CO + 0.5O2CO2

H2+ 0.5O2→H2O

空气通过三个进风口进入燃烧室,丙烷通过燃料入口进入,在入口处,空气和燃料的压力都为1bar,温度为293K


2、几何与网格

本案例使用已经画好的体网格,导入以后的几何如下图。

STAR-CCM+案例:非预混丙烷化学反应

3、 STAR-CCM+设置

(1)    选择反应类型相应的湍流模型;

STAR-CCM+案例:非预混丙烷化学反应

2)展开Gas Components节点,选择本反应所用的气体模型,C3H8 (Propane), CO (Carbon Monoxide), CO2 (Carbon Dioxide), H2(Hydrogen), H2O (Water), N2 (Nitrogen), and O2 (Oxygen)。

STAR-CCM+案例:非预混丙烷化学反应

3)定义化学反应,在模型,涡破碎节点,将反应设置为Standard EBU;右键点击Reacting > Reactions节点,选择New Reaction,在相应的节点中将化学反应的三个化学方程式写入反应中。

STAR-CCM+案例:非预混丙烷化学反应

4)设置初始条件和基准值;在Reference Values > Minimum Allowable Temperature节点,将值设置为200k;在Initial Conditions > Species Mass Fraction节点,设置O2N2的初始质量分数分别为0.2330.767,其他组分值设为0

5)在Regions > Default_Fluid > Boundaries节点,同时选择Cyclic1Cyclic2节点,右键选择创建交界面,在生成的交界面节点,将其拓扑关系改为周期界面;

6)将空气入口边界条件设置为速Air_Inlet1度指定为分量,速度值为-11, -24, 42 m/s,将制定组分质量分数的O2N2的值分别为0.2330.767 ,同样的设置复制到Air_Inlet2Air_Inlet3,在Fuel_Inlet节点,将C3H8的组分质量设置为1.0,速度改为-28,-60,100 m/s

7)在求解节点,将Segregated SpeciesSegregated Energy的亚松弛因子设置为0.8

   8)在file→auto save,自动保存文件数为1,保存步数为200步。


4、计算后处理

 

计算以后截面的温度如下。

STAR-CCM+案例:非预混丙烷化学反应
截面内的温度分布

STAR-CCM+案例:非预混丙烷化学反应
截面内的生成的CO2分布



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