燃烧仿真技术教程：内燃机燃烧化学反应机理详解.pdf

燃烧仿真技术教程：内燃机燃烧化学反应机理详解

1燃烧仿真基础

1.1燃烧仿真概述

燃烧仿真是一种利用计算机模型来预测和分析燃烧过程的技术。它涵盖了

从基础燃烧化学到复杂内燃机燃烧过程的广泛领域。燃烧仿真能够帮助工程师

和科学家理解燃烧反应的细节，优化燃烧效率，减少排放，以及设计更安全、

更环保的燃烧系统。

1.1.1原理

燃烧仿真基于燃烧化学反应机理，通过数值方法求解化学动力学方程和流

体力学方程。这些方程描述了燃料与氧化剂的混合、反应速率、热量释放、产

物生成以及燃烧过程中的流体动力学行为。仿真过程中，需要考虑的因素包括

温度、压力、燃料类型、氧化剂类型、反应物浓度、燃烧室几何结构等。

1.1.2内容

燃烧仿真内容主要包括：

化学反应机理：定义燃料和氧化剂的化学反应路径。

流体动力学模型：描述燃烧过程中气体的流动和混合。

热力学模型：计算燃烧过程中的能量变化。

数值方法：使用离散化技术求解上述模型的方程。

1.2燃烧仿真软件介绍

燃烧仿真软件是实现燃烧过程数值模拟的工具，它们提供了复杂的数学模

型和高效的求解算法。常见的燃烧仿真软件包括：

CONVERGE：适用于内燃机、喷气发动机等复杂燃烧系统的仿真。

STAR-CD：广泛应用于航空航天、汽车和能源行业的燃烧仿真。

OpenFOAM：一个开源的CFD（计算流体动力学）软件包，支持

燃烧仿真。

1.2.1示例：使用OpenFOAM进行燃烧仿真

OpenFOAM是一个强大的开源CFD软件，下面是一个使用OpenFOAM进行

简单燃烧仿真的示例代码：

#创建案例目录

mkdirsimpleCombustion

1

cdsimpleCombustion

blockMeshDictsystem/blockMeshDict

#编辑blockMeshDict文件

echo

convertToMeters1;

vertices

(

(000)

(100)

(110)

(010)

(001)

(101)

(111)

(011)

);

blocks

(

hex(01234567)(101010)simpleGrading(111)

);

edges

(

);

boundary

(

inlet

{

typepatch;

faces

(

(0154)

);

}

outlet

{

typepatch;

faces

(

(3267)

2

);

}

walls

{

typewall;

faces

(

(1230)

(4567)

(0473)

);

}

);

mergePatchPairs

(

);

system/blockMeshDict

#运行blockMesh生成网格

blockMesh

#设置初始条件和边界条件

echo

dimensions[0000000];

internalFielduniform0;

boundaryField

{

inlet

{

typefixedValue;

valueuniform1;

}

outlet

{

typezeroGradient;

}

walls

{