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燃烧模拟设置优化技巧

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:使用混合物分数PDF模型时应松弛密度(0.5)。在PDF表中使用足够的离散点以保证插值的精确。

燃烧模拟设置优化技巧

1.初始设置

(1)确定物理模型的应用范围。

(2)划分计算网格(必要时应根据初步计算结果调整网格疏密)。

(3)确定求解量和计算收敛判据。

2.Boundary conditions(边界条件)的设置

燃烧问题通常对进口边界条件十分敏感,利用已知的(或合理的)速度和标量分布作为边界条件是必要的,壁面传热对于整个计算也是很重要的,应指定壁面温度,而非指定边界条件中的内部对流、辐射等。

3.Initial conditions(初始条件)的设置

尽管稳态问题的解不依赖于初始条件,但很差的初始条件会导致问题不能收敛(由于输运方程的数量和非线性)。对一些燃烧问题,可先求解冷态问题,以此为初始条件求气相燃烧问题,然后求解离散相问题,再求解有辐射的问题。对强旋流,应逐渐增加其涡旋度。

4.Underrelaxation Factors(松弛因子)的设置

(1)松弛的效果是针对高度非线性问题的。

(2)使用混合物分数PDF模型时应松弛密度(0.5)。

(3)对高浮力流应松弛速度。

(4)对高速流动应松弛压力

(5)一旦获得稳定解,应尝试增加所有量的松弛因子以尽可能地接近默认值。

5.Discretization(离散)

首先以一阶精度的方法离散控制方程,收敛后再以二阶精度离散以提高计算结果的精度,对三角形或四边形网格,二阶离散是尤为必要的。

6.Discrete Phase Model(离散相模型) (www.xing528.com)

为增强计算的稳定性,应使用粒子云模型或者提高DPM的气相迭代数

7.Magnussen Model(涡耗模型)

有限速率/涡耗散方法(Arrhenius/Magnusson)的默认方法,对非预混(扩散)火焰,应关闭有限速率方法选项;预混火焰需要Arrhenius项,因此反应物早期不燃烧;可能需要高温初始化/补丁(Initialization/Patch),使用依赖于温度的等压比热Cp以减少高温时的不合理性。

8.Mixture fraction PDF model

(1)适合于所研究的问题符合该模型的假设。

(2)在PDF表中使用足够的离散点以保证插值的精确(在不增加计算时间的前提下)。

(3)使用β函数PDF。

9.Turbulence

(1)应首先由standard k-model开始计算。

(2)再转化到RNG k-,Realizable k-或雷诺应力模型(RSM)以获得与试验数据较一致的分析结果,从而保证对湍流模型的敏感性。

10.Judging Convergence

(1)收敛残差应小于10−3,其中对温度、组分等标量应小于10−6。

(2)质量和能量通量必须保证平衡。

(3)应监控感兴趣的变量(如出口的平均温度)。

(4)保证流场变量的等值线光滑、可靠和稳定。

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