燃烧仿真.燃烧仿真软件：ANSYS Fluent：化学反应动力学基础.pdfVIP

燃烧仿真.燃烧仿真软件：ANSYSFluent：化学反应动力学基

础

1燃烧仿真简介

1.1燃烧仿真的重要性

燃烧仿真在现代工程设计和研究中扮演着至关重要的角色。它通过数值模

拟技术，帮助工程师和科学家理解燃烧过程中的复杂物理和化学现象，如火焰

传播、燃烧效率、污染物生成等。这些仿真结果对于优化燃烧设备的设计、提

高能源效率、减少环境污染以及确保操作安全具有不可替代的价值。

1.1.1应用案例

航空发动机：通过燃烧仿真，可以优化燃料喷射和空气混合，提

高发动机的燃烧效率，减少有害排放。

汽车工业：在内燃机设计中，燃烧仿真用于预测燃烧室内燃料的

燃烧情况，以提高燃油经济性和减少尾气排放。

电力行业：在燃煤和燃气发电厂中，燃烧仿真用于优化燃烧器设

计，提高燃烧效率，减少CO2和其他污染物的排放。

化工行业：在化工反应器中，燃烧仿真用于控制反应条件，确保

安全操作，同时提高产品产量和质量。

1.2燃烧仿真在不同行业的应用

1.2.1航空发动机

在航空发动机的设计和研发过程中，燃烧仿真被广泛应用于理解燃料喷射、

燃烧室内的湍流混合、火焰稳定性和燃烧效率。ANSYSFluent等软件提供了详

细的化学反应模型和湍流模型，能够精确模拟燃烧过程，帮助工程师优化发动

机性能，减少燃料消耗和排放。

1.2.1.1示例：模拟航空发动机燃烧室内的湍流燃烧

#导入Fluent模块

fromansys.fluent.coreimportlaunch_fluent

#启动Fluent

fluent=launch_fluent(version=23.1,mode=solver)

1

#设置求解器参数

fluent.tui.define.models.viscous.turbulence_model(k-epsilon)

fluent.tui.define.models.viscous.near_wall_treatment(standard)

fluent.tui.define.models.energy(on)

fluent.tui.define.models.species_transport(on)

fluent.tui.define.models.species_transport.species(fuel,air)

fluent.tui.define.models.species_transport.reactions(on)

#加载网格

fluent.file.read(filename=engine_combustor_mesh.msh)

#设置边界条件

fluent.boundary_conditions.velocity_inlet(inlet,velocity=(100,0,0),temperature=300)

fluent.boundary_conditions.pressure_outlet(outlet,pressure=0)

fluent.boundary_conditions.wall(walls,temperature=300)

#设置材料属性

fluent.materials.define(fuel,density=0.7,viscosity=1.5e-5,specific_heat=2100)

fluent.materials.define(air,density=1.2,viscosity=1.8e-5,specific_heat=1005)

#设置化学反应

fluent.reactions.define(fuel_air_reaction,reactants={fuel:1},products={CO2:1,H2O:1},

rate_constant=1e6)

#求解

fluent.solve.set(iterative,on)

fluent.solve.set(monitors,residual,on)

fluent.solve.set(monitors,surface,on)

fluent.solve.set(monitors,volume,on)

fluent.solve.set(monitors,force,on)

fluent.solve.set(