燃烧仿真.燃烧实验技术：燃烧速度测量：燃烧仿真软件介绍与操作.pdfVIP

燃烧仿真.燃烧实验技术：燃烧速度测量：燃烧仿真软件介

绍与操作

1燃烧仿真软件概述

1.1软件发展历史

燃烧仿真软件的发展可以追溯到20世纪60年代，当时计算机科学和流体

力学的结合为燃烧过程的数值模拟提供了可能。早期的软件主要基于一维和二

维的简化模型，用于研究火焰传播和燃烧室设计。随着计算机性能的提升和计

算流体力学(CFD)理论的成熟，三维燃烧仿真软件在80年代末开始出现，能够

更准确地模拟实际燃烧过程中的复杂现象，如湍流、化学反应和辐射传热。

进入21世纪，燃烧仿真软件不仅在学术研究中发挥着重要作用，也在工业

设计和安全评估中成为不可或缺的工具。软件的开发越来越注重用户友好性、

计算效率和预测精度，同时，多物理场耦合和多尺度模拟成为新的研究热点，

以应对更复杂的燃烧系统和更精细的燃烧过程分析。

1.2主要燃烧仿真软件介绍

1.2.1ANSYSFluent

ANSYSFluent是一款广泛应用于燃烧仿真领域的软件，它基于CFD理论，

能够处理复杂的流体动力学和热化学反应。Fluent提供了多种燃烧模型，包括

层流火焰、湍流火焰、非预混燃烧、预混燃烧和化学反应动力学模型，适用于

从火箭发动机到家用炉具的燃烧系统仿真。

示例：层流火焰仿真

#ANSYSFluentPythonAPI示例：层流火焰仿真设置

#假设我们正在设置一个氢气在空气中的层流火焰仿真

#导入FluentAPI模块

fromansys.fluent.coreimportlaunch_fluent

#启动Fluent

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

#设置求解器类型为压力基

fluent.tui.define.models.viscous.setlaminar()

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

1

fluent.tui.define.models.turbulence.setoff()

bustion.seton()

bustion.setlaminar()

#设置化学反应模型

bustion.setchemistry(finite-rate)

bustion.setmechanism(gri30)

#设置边界条件

fluent.tui.define.boundary_conditions.set_velocity(inlet,100,0,0)

fluent.tui.define.boundary_conditions.set_temperature(inlet,300)

fluent.tui.define.boundary_conditions.set_mass_fraction(inlet,H2,0.02)

fluent.tui.define.boundary_conditions.set_pressure(outlet,101325)

#设置网格

fluent.tui.mesh.check.check_mesh()

#设置求解器参数

fluent.tui.solve.monitors.residual.seton()

fluent.tui.solve.controls.solution.setmax_iter(1000)

#开始计算

fluent.tui.solve.iterate.iterate(1000)

1.2.2STAR-CCM+

STAR-CCM+是另一款在燃烧仿真领域广泛应用的软件，它以用户友好的界

面和强大的多物理场耦合能力著称。STAR-CCM+能够模拟从燃烧到传热、从声

学到结构的多物理过程，特别适合于研究燃烧引起的振动和结构变形。

1.2.3OpenFOAM

OpenFOAM是一款开源的CFD软件，它提供了丰富的物理模型和求解器，

适用于燃烧、传热、多相流等多种流体动力学问题。OpenFOAM的灵活性和可

扩展性使其成为学术研究和工业应用的热门选择。

1.3软件在燃烧实验中的应用

燃烧仿真软件在燃烧实验中扮演着重要角色，它们能够帮助研究人员和工

程师在实验前预测燃烧过程，优化实验设计，减少实验成本和时间。通过软件

模拟，可以详细分析燃烧过程中的温度分布、化学反应速率、污染物生成等关

键参数，为实验提供理论指导。

在实验后，燃烧仿真软件还可以用于数据的后