原文出处
https://www.dazhuanlan.com/lightory/topics/1192044
本案例利用 Fluent 中的涡耗散概念模型（EDC 模型）模拟 FlameD 问题。

该问题详细描述可见网址（http://www.ca.sandia.gov/TNF/DataArch/FlameD.html）。模拟过程中采用详细化学反应机理（利用包含 53 种组分及 325 个反应的 GRI3.0 甲烷反应机理）。

EDC 模型是一种典型的慢速化学反应模型，该模型设计精细，计算量大，而且收敛缓慢。在实际应用过程中，常常用快速化学反应模型计算结果作为 EDC 模型初始值，以增强模型的收敛性。本案例中以部分预混燃烧模型、层流有限速率模计算结果作为 EDC 模型的初始值。

计算区域如图所示。

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2 Fluent 设置

2.1 基本模型设置

  • 以2D、Double Precision模式启动 Fluent
  • 利用菜单File → Read → Mesh…打开网格文件flameD.msh.gz
  • 激活Axisymmetry
  • 激活Energy
  • 激活Standard k-epsilon湍流模型，修改模型常数 C1=1.52

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  • 利用菜单File → Import → CHEMKIN Mechanism…导入机理文件grimech30.che及热力学数据thermo30.dat

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2.2 组分输运模型

  • 双击模型树节点Models >Species弹出组分模型对话框
  • 激活选项Species Transport，设置Mixture Material为gri30
  • 点击按钮OK关闭对话框

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提示：暂时先不激活 Volumetric 反应是为了后面调整 N2 的次序，当这里激活了化学反应后，就无法调整组分的次序了。

  • 双击模型树节点Materials > Mixture > gri30弹出材料定义对话框，点击Edit…按钮弹出组分编辑对话框，调整N2组分位于列表最下方

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  • 返回至组分输运模型对话框，激活选项Volumetric，其他参数保持默认设置，点击按钮OK关闭对话框

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2.3 Boundary Conditions

按下图所示设置边界条件。

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2.4 Method

  • 设置 pressure 离散算法为PRESTO!
  • 设置 continuity 的收敛残差为1e-6

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  • 设置监测点（x,y)=(0.7,0.01)，监测Area-Weighted Average CO

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  • 保存 case 文件为flameD_Finite_Rate_1.cas.gz

[](#2-5-%E8%AE%A1%E7%AE%97%E5%88%9D%E5%A7%8B%E5%80%BC "2.5 计算初始值")2.5 计算初始值

在进行有限速率计算之前，常常利用快速反应模型得到一个较好的初始值，这有助于加快计算收敛。本案例利用Partially Premixed model进行初始计算。

  • 双击模型树节点Model > Species打开组分输运模型对话框
  • 激活Partially Premixed Combustion模型，选择选项Chemical Equilibrium，设置Fuel Stream Rich Flamability Limit为0.7，其他参数保持默认设置

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  • 在 Boundary标签页中进行如下图所示设置

    • Fuel : Temperature = 294K; ch4 = 0.25; n2 = 0.5925; o2 = 0.1575
    • Oxid : Temperature = 291K; n2 = 0.79; o2 = 0.21

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  • Tabel 标签页中保持默认参数，点击按钮Calculate PDF Table生成 PDF 表，并利用菜单File → Write → PDF…保存文件

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  • 设置 Boundary Conditions

    • jet：Mean Mixture Fraction = 1; Progress Variable = 0
    • Pilot : Mean Mixture Fraction = 0.2755; Progress Variable = 1

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  • 初始化并计算 350 步。
  • 计算完毕后保存文件 flameD_initial_solution.gz

[](#2-6-Laminar-Finite-Rate%E6%A8%A1%E5%9E%8B "2.6 Laminar Finite Rate模型")2.6 Laminar Finite Rate 模型

切换至有限速率模型得到收敛结果。该模型可以捕捉有限速率化学反应效应，能够更精确的预测中间产物。

  • 打开组分输运模型，如下图所示，激活Stiff Chemistry Solver，点击按钮Intergration Parameters…打开设置对话框

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  • 计算 600 步并保存 case 及 data 文件。
  • 尝试更改 ISAT Error Tolerance 的值分别为 1e-4 及 1E-5 重新计算，比较计算结果的不同
  • 温度分布

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](https://faee0-1253397841.cos.ap-chengdu.myqcloud.com/qiniupic/18-4-15_2491618.jpg)

  • CO 组分分布

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](https://faee0-1253397841.cos.ap-chengdu.myqcloud.com/qiniupic/18-4-15_43349632.jpg)

  • 轴线上温度分布

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](https://faee0-1253397841.cos.ap-chengdu.myqcloud.com/qiniupic/18-4-15_42151789.jpg)

[](#2-7-EDC%E6%A8%A1%E5%9E%8B "2.7 EDC模型")2.7 EDC 模型

  • 切换 EDC 模型

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  • 设置 ISAT 参数

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  • 重新计算 600 步
  • 温度分布

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](https://faee0-1253397841.cos.ap-chengdu.myqcloud.com/qiniupic/18-4-15_71355953.jpg)

  • CO 组分

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](https://faee0-1253397841.cos.ap-chengdu.myqcloud.com/qiniupic/18-4-15_11699705.jpg)

  • 轴线温度分布

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](https://faee0-1253397841.cos.ap-chengdu.myqcloud.com/qiniupic/18-4-15_66978343.jpg)

[](# "取消赞")

最后修改：2023 年 03 月 10 日
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