燃烧仿真.湍流燃烧模型：燃烧效率与污染物排放：湍流燃烧模型的验证与校准.pdfVIP

燃烧仿真.湍流燃烧模型：燃烧效率与污染物排放：湍流燃

烧模型的验证与校准

1燃烧仿真基础

1.1燃烧理论概述

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。在工业和工程应用中，燃烧效率和污染物排放是评估燃

烧过程性能的关键指标。燃烧理论涵盖了燃烧的化学动力学、热力学和流体力

学，这些理论是理解和优化燃烧过程的基础。

1.1.1化学动力学

化学动力学研究化学反应速率和反应机理。在燃烧过程中，化学动力学描

述了燃料分子与氧气分子之间的反应路径，以及这些反应如何随温度和压力的

变化而变化。

1.1.2热力学

热力学关注能量的转换和传递。在燃烧过程中，热力学原理用于计算燃烧

反应的热释放，以及燃烧产物的热力学性质，如焓、熵和吉布斯自由能。

1.1.3流体力学

流体力学研究流体的运动和行为。在燃烧仿真中，流体力学用于模拟燃烧

室内的气体流动，包括湍流、扩散和混合过程，这些对燃烧效率和污染物排放

有直接影响。

1.2湍流燃烧模型介绍

湍流燃烧模型是用于预测和分析湍流条件下燃烧过程的数学模型。湍流燃

烧在许多实际应用中普遍存在，如内燃机、喷气发动机和工业燃烧器。湍流燃

烧模型需要考虑湍流对燃烧速率和燃烧产物分布的影响。

1.2.1湍流模型

湍流模型用于描述湍流的统计特性，如湍流强度、湍流尺度和湍流耗散率。

常见的湍流模型包括−型、−型和雷诺应力模型（RSM）。

1

1.2.1.1模型示例

−

模型是一种两方程模型，用于计算湍流的动能和湍流耗散率。下面

是一个使用OpenFOAM进行−流模型仿真的代码示例：

#燃烧仿真设置

applicationsimpleFoam;

startFromstartTime;

startTime0;

stopAtendTime;

endTime100;

deltaT0.01;

writeInterval1;

purgeWrite0;

writeFormatascii;

writePrecision6;

writeCompressionoff;

timeFormatgeneral;

timePrecision6;

#湍流模型选择

RAS

{

RASModelkEpsilon;

turbulenceon;

printCoeffson;

}

#边界条件

boundaryField

{

inlet

{

typefixedValue;

valueuniform(000);

}

outlet

{

typezeroGradient;

}

walls

{

typefixedValue;

valueuniform(000);

2

}

}

1.2.2燃烧模型

燃烧模型用于描述燃料的燃烧过程，包括化学反应速率和燃烧产物的生成。

常见的燃烧模型有层流火焰模型、预混燃烧模型和非预混燃烧模型。

1.2.2.1预混燃烧模型示例

预混燃烧模型假设燃料和氧化剂在燃烧前已经完全混合。下面是一个使用

OpenFOAM进行预混燃烧模型仿真的代码示例：

#燃烧模型设置

thermo

{

thermoModelhePsiThermo;

equationOfStateperfectGas;

speciespecie;

energysensibleInternalEnergy;

}

#燃烧反应

chemistry

{

chemistryModelfiniteRate;

finiteRate

{

solve