第三講湍流燃燒模擬課件

主要內(nèi)容湍流燃燒認(rèn)識(shí)湍流燃燒模型Fluent軟件中的湍流燃燒模擬主要內(nèi)容湍流燃燒認(rèn)識(shí)湍流燃燒模型Fluent軟件中的湍1第一部分湍流燃燒認(rèn)識(shí)第一部分湍流燃燒認(rèn)識(shí)2在能源、動(dòng)力、航空和航天等工程領(lǐng)域，經(jīng)常遇到的實(shí)際燃燒過程幾乎全部都是湍流燃燒過程.在湍流燃燒中，湍流流動(dòng)過程和化學(xué)反應(yīng)過程有強(qiáng)烈的相互關(guān)聯(lián)和相互影響。

湍流燃燒的認(rèn)識(shí)

湍流通過強(qiáng)化混合而影響著時(shí)平均化學(xué)反應(yīng)速率，同時(shí)化學(xué)反應(yīng)放熱過程又影響著湍流，如何定量地來描述和確定這種相互作用是湍流燃燒研究的一個(gè)重要內(nèi)容.

。在能源、動(dòng)力、航空和航天等工程領(lǐng)域，經(jīng)常遇到的實(shí)3湍流燃燒的認(rèn)識(shí)

組份方程和能量方程中的源項(xiàng)是化學(xué)反應(yīng)源項(xiàng)；

化學(xué)反應(yīng)中組份的生成(消耗)率或能量的釋放速率是反應(yīng)物濃度和反應(yīng)流體溫度的強(qiáng)非線性函數(shù)；

由于湍流影響，化學(xué)反應(yīng)中組份濃度和溫度以及化學(xué)反應(yīng)速率都是隨時(shí)間而脈動(dòng)的，因此在湍流燃燒的數(shù)值模擬中，不僅面臨著湍流流動(dòng)所具有的問題以及脈動(dòng)標(biāo)量的輸運(yùn)方程如何處理的問題，還面臨著湍流燃燒所特有的，與脈動(dòng)量呈確定的強(qiáng)非線性函數(shù)關(guān)系的脈動(dòng)標(biāo)量即時(shí)平均化學(xué)反應(yīng)速率的模擬。

湍流燃燒模擬最基本的問題是反應(yīng)速率的時(shí)均值不等于用時(shí)平均值表達(dá)的反應(yīng)速率.

湍流燃燒的認(rèn)識(shí)組份方程和能量方程中的源項(xiàng)是化4火焰正常傳播其中：Ｕp為火焰前沿法向移動(dòng)的分速度；Ｕn為可燃混氣在火焰前沿法向移動(dòng)的分速度?；鹧?zhèn)鞑ニ俣然鹧嬲鞑テ渲校海誴為火焰前沿法向移動(dòng)的分速度；火焰?zhèn)鞑ニ?火焰?zhèn)鞑ニ俣绕渲校簎p為火焰前沿法向移動(dòng)的分速度；

un為可燃混氣在火焰前沿法向移動(dòng)的分速度。如果火焰?zhèn)鞑ニ俣群涂扇蓟鞖獾牧鲃?dòng)速度方向一致，取負(fù)號(hào)，反之，取正號(hào)。火焰?zhèn)鞑ニ俣龋夯鹧嫦鄬?duì)于無窮遠(yuǎn)處的未燃混合氣在其法線方向上的速度火焰?zhèn)鞑ニ俣绕渲校簎p為火焰前沿法向移動(dòng)的分速度；6湍流火焰研究方法一類為經(jīng)典的湍流火焰?zhèn)鞑ダ碚?，包括皺折層流火焰的表面燃燒理論與微擴(kuò)散的容積燃燒理論。另一類是湍流燃燒模型方法，是以計(jì)算湍流燃燒速率為目標(biāo)的湍流擴(kuò)散燃燒和預(yù)混燃燒的物理模型，包括幾率分布函數(shù)輸運(yùn)方程模型和ESCIMO湍流燃燒理論。湍流火焰研究方法一類為經(jīng)典的湍流火焰?zhèn)鞑ダ碚?，包括皺折層流?分布函數(shù)P(f)的概念

間隔t的時(shí)間分?jǐn)?shù)，即幾率。處在范圍內(nèi)的時(shí)間在空間任何一點(diǎn)上混合物分?jǐn)?shù)的統(tǒng)計(jì)分布,其中混合分?jǐn)?shù)是由于瞬態(tài)質(zhì)量分?jǐn)?shù)f隨時(shí)間脈動(dòng)而形成的;也稱為瞬態(tài)質(zhì)量分?jǐn)?shù)f的幾率分布密度，簡(jiǎn)寫為PDF幾率產(chǎn)生某個(gè)值的可能性分布函數(shù)P(f)的概念間隔t的時(shí)間分?jǐn)?shù)，即幾率。處8Rosin-Rammler分布此處R表示滴徑大于doi的液滴重量占液滴總重量的百分?jǐn)?shù)Rosin-Rammler分布此處R表示滴徑大于doi的液滴9第二部分湍流燃燒模型第二部分湍流燃燒模型10湍流燃燒唯象模型旋渦破碎模型（eddy-break-upmodel)拉切滑模型(stretch-cut-and-slidemodel)幾率密度函數(shù)的輸運(yùn)方程模型

---Spalding的ESCIMO湍流燃燒理論湍流燃燒唯象模型旋渦破碎模型（eddy-break-upm11旋渦破碎模型(EBU)

Eddy-Break-up

(EBU)基本思想

在湍流燃燒區(qū)充滿了已燃?xì)鈭F(tuán)和未燃?xì)鈭F(tuán)，化學(xué)反應(yīng)在這兩種氣團(tuán)的交界面上發(fā)生，認(rèn)為平均化學(xué)反應(yīng)率決定于末燃?xì)鈭F(tuán)在湍流作用下破碎成更小氣團(tuán)的速率，而破碎速率與湍流脈動(dòng)動(dòng)能的衰變速率成正比。

旋渦破碎模型(EBU)Eddy-Break-up(EBU12基本思想(Spalding,1976)

把湍流燃燒區(qū)考慮成充滿末燃?xì)鈭F(tuán)和已燃?xì)鈭F(tuán)；氣團(tuán)在湍流的作用下受到拉伸和切割，重新組合，不均勻性尺度下降；在未燃?xì)夂鸵讶細(xì)饨缑嫔洗嬖谥B續(xù)的火焰面，它以層流火焰?zhèn)鞑ニ俣认蚰┤疾糠謧鞑?。拉切滑模?stretch-cut-and-slidemodel)基本思想(Spalding,1976)拉切滑模型(s13氣團(tuán)尺度的變化過程

考慮一個(gè)單位厚度的流體塊，設(shè)其中每層流體塊的平均厚度為δ，則該流體塊中一共有1/δ層流體。在湍流作用下各層流體的厚度不斷減小，流體塊內(nèi)的流體層數(shù)不斷增加。

氣團(tuán)尺度的變化過程考慮一個(gè)單位厚度的流體塊，設(shè)其中每層流體14ESCIMO理論E，engulfment：卷吞，描述在大尺度湍流作用下，一種流體被另一種流體卷吞的過程。S，stretching：拉伸，描述迭在一起的流體層長(zhǎng)度增加、厚度減小的過程。C，coherence：粘附，描述流體層不愿分離的一種趨勢(shì)，認(rèn)為兩層流體一旦由于卷吞碰到一起，那么在傳輸、拉伸和化學(xué)反應(yīng)的過程中都不會(huì)分開，它們互相粘附在一起。I，interdiffusion和化學(xué)上的interaction：相互擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)，描述在流體層受拉伸的過程中，發(fā)生在流體層內(nèi)部及其交界面上的擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)。MO，movingobserver：運(yùn)動(dòng)觀察者，意味著為了描述相互擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)，把坐標(biāo)系取在流體層上，與流體一起運(yùn)動(dòng)。ESCIMO理論E，engulfment：卷吞，描述在大尺度15

以上模型是從唯象的角度(如擬序結(jié)構(gòu)、流場(chǎng)結(jié)構(gòu)及渦的輸運(yùn)和破碎)來考察湍流燃燒過程。但從研究湍流燃燒的角度看，更為合理的是基于流體力學(xué)的角度。

以上模型是從唯象的角度(如擬序結(jié)構(gòu)、流場(chǎng)結(jié)構(gòu)及渦的輸運(yùn)和破16湍流燃燒氣相模型GeneralizedFinite-RateModel(通用有限速率模型)

Non-PremixedCombustionModel（非預(yù)混燃燒模型）

PremixedCombustionModel（預(yù)混燃燒模型）

PartiallyPremixedCombustionModel(部分預(yù)混燃燒模型)

CompositionPDFTransportCombustionModel（組分概率密度輸運(yùn)燃燒模型）

湍流燃燒氣相模型GeneralizedFinite-Rat17有限速率模型Chemicalreactionprocessdescribedusingglobalmechanism.Transportequationsforspeciesaresolved.Theseequationspredictlocaltime-averagedmassfraction,mj,ofeachspecies.Sourceterm(productionorconsumption)forspeciesjisnetreactionrateoverallkreactionsinmechanism:

Rjk(rateofproduction/consumptionofspeciesjinreactionk)iscomputedtobethesmalleroftheArrheniusrateandthemixingor“eddybreakup”rate.

Mixingraterelatedtoeddylifetime,k/

.Physicalmeaningisthatreactionislimitedbytherateatwhichturbulencecanmixspecies(nonpremixed)andheat(premixed).有限速率模型Chemicalreactionproces18有限速率模型求解反應(yīng)物和生成物輸運(yùn)組分方程，并由用戶來定義化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。反應(yīng)率作為源項(xiàng)在組分輸運(yùn)方程中通過阿累尼烏斯方程或渦耗散模型。有限速率模型適用于預(yù)混燃燒、局部預(yù)混燃燒和非預(yù)混燃燒。應(yīng)用領(lǐng)域：該模型可以模擬大多數(shù)氣相燃燒問題，在航空航天領(lǐng)域的燃燒計(jì)算中有廣泛的應(yīng)用。有限速率模型求解反應(yīng)物和生成物輸運(yùn)組分方程，并由用戶來定義化19GeneralizedFiniteRateModel:SummaryAdvantages:Applicabletononpremixed,partiallypremixed,andpremixedcombustionSimpleandintuitiveWidelyusedDisadvantages:Unreliablewhenmixingandkinetictimescalesarecomparable(requiresDa>>1).Norigorousaccountingforturbulence-chemistryinteractionsDifficultyinpredictingintermediatespeciesandaccountingfordissociationeffects.Uncertaintyinmodelconstants,especiallywhenappliedtomultiplereactions.GeneralizedFiniteRateModel:20非預(yù)混燃燒模型--PDFModelAppliestononpremixed(diffusion)flamesonlyAssumesthatreactionismixing-limitedLocalchemicalequilibriumconditionsprevail.Compositionandpropertiesineachcelldefinedbyextentofturbulentmixingoffuelandoxidizerstreams.Reactionmechanismisnotexplicitlydefinedbyyou.Reactingsystemtreatedusingchemicalequilibriumcalculations(prePDF).Solvestransportequationsformixturefractionanditsvariance,ratherthanspeciestransportequations.Rigorousaccountingofturbulence-chemistryinteractions.非預(yù)混燃燒模型--PDFModelApplieston21非預(yù)混燃燒模型--PDF模型該模型不求解單個(gè)組分輸運(yùn)方程，但求解混合組分分布的輸運(yùn)方程。各組分濃度由混合組分分布求得。PDF模型尤其適合于湍流擴(kuò)散火焰的模擬和類似的反應(yīng)過程。在該模型中，用概率密度函數(shù)PDF來考慮湍流效應(yīng)。該模型不要求用戶顯式地定義反應(yīng)機(jī)理，而是通過火焰面方法(即混即燃模型)或化學(xué)平衡計(jì)算來處理，因此比有限速率模型有更多的優(yōu)勢(shì)。應(yīng)用領(lǐng)域：該模型應(yīng)用于非預(yù)混燃燒（湍流擴(kuò)散火焰），可以用來計(jì)算航空發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)形燃燒室中的燃燒問題及液體/固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中的復(fù)雜燃燒問題。非預(yù)混燃燒模型--PDF模型該模型不求解單個(gè)組分輸運(yùn)方程，但22MixtureFractionDefinitionThemixturefraction,

f,canbewrittenintermsofelementalmassfractionsas:whereZkistheelementalmassfractionofsomeelement,k.SubscriptsFandOdenotefuelandoxidizerinletstreamvalues,respectively.Forsimplefuel/oxidizersystems,themixturefractionrepresentsthefuelmassfractioninacomputationalcell.Mixturefractionisaconservedscalar:Reactionsourcetermsareeliminatedfromgoverningtransportequations.MixtureFractionDefinitionThe23SystemsThatCanbeModeledUsingaSingleMixtureFractionFuel/airdiffusionflame:Diffusionflamewithoxygen-enrichedinlets:Systemusingmultiplefuelinlets:60%CH440%CO21%O279%N2f=1f=035%O265%N260%CH440%CO35%O265%N2f=1f=0f=060%CH420%CO10%C3H810%CO221%O279%N2f=1f=0f=160%CH420%CO10%C3H810%CO2SystemsThatCanbeModeledUs24PDFModelingofTurbulence-ChemistryInteractionFluctuatingmixturefractioniscompletelydefinedbyitsprobabilitydensityfunction(PDF).p(V),thePDF,representsfractionofsamplingtimewhenvariable,V,takesavaluebetweenVandV+

V.p(f)canbeusedtocomputetime-averagedvaluesofvariablesthatdependonthemixturefraction,f:SpeciesmolefractionsTemperature,densityPDFModelingofTurbulence-Che25PDFModelFlexibilityNonadiabaticsystems:Inrealproblems,withheatlossorgain,localthermo-chemicalstatemustberelatedtomixturefraction,f,andenthalpy,h.Averagequantitiesnowevaluatedasafunctionofmixturefraction,enthalpy(normalizedheatloss/gain),andthePDF,p(f).Secondconservedscalar:WithsecondscalarinFLUENT,youcanmodel:Twofuelstreamswithdifferentcompositionsandsingleoxidizerstream(visaversa)NonreactingstreaminadditiontoafuelandanoxidizerCo-firingagaseousfuelwithanothergaseous,liquid,orcoalfuelFiringsinglecoalwithtwooff-gases(volatilesandcharburnoutproducts)trackedseparatelyPDFModelFlexibilityNonadiaba26PDFModel:SummaryAdvantages:Predictsformationofintermediatespecies.Accountsfordissociationeffects.Accountsforcouplingbetweenturbulenceandchemistry.DoesnotrequirethesolutionofalargenumberofspeciestransportequationsRobustandeconomicalDisadvantages:Systemmustbenearchemicalequilibriumlocally.Cannotbeusedforcompressibleornon-turbulentflows.Notapplicabletopremixedsystems.PDFModel:SummaryAdvantages:27PartiallyPremixedCombustionModel(部分預(yù)混燃燒模型)該模型針對(duì)預(yù)混和非預(yù)混燃燒都存在的湍流反應(yīng)流動(dòng)。通過求解混合分?jǐn)?shù)方程和反應(yīng)過程參數(shù)來確定火焰峰面的位置。PartiallyPremixedCombustion28TheLaminarFlameletModelTemperature,densityandspecies(foradiabatic)specifiedbytwoparameters,themixturefractionandscalardissipationrateRecallthatforthemixturefractionPDFmodel(adiabatic),thermo-chemicalstateisfunctionoffonlyccanberelatedtothelocalrateofstrainExtensionofthemixturefractionPDFmodeltomoderatechemicalnonequilibriumTurbulentflamemodeledasanensembleofstretchedlaminar,opposedflowdiffusionflames將湍流火焰看成嵌入湍流流場(chǎng)內(nèi)的局部具有一維結(jié)構(gòu)的薄層流火焰。湍流燃燒的層流小火焰模型是一種基于快速反應(yīng)假設(shè)的模型，在火焰面內(nèi)以分子擴(kuò)散和輸運(yùn)過程為主。

TheLaminarFlameletModelTem29LaminarFlameletModel(2)StatisticaldistributionofflameletensembleisspecifiedbythePDFP(f,c),whichismodeledasPf(f)Pc

(c),withaBetafunctionforPf(f)andaDirac-deltadistributionforPc

(c)OnlyavailableforadiabaticsystemsinV5ImportstrainedflamecalculationsprePDForSandia’sOPPDIFcodeSingleormultipleflameletsSingle: userspecifiedstrain,aMultiple: strainedflameletlibrary,0<a<aextinctiona=0equilibriuma=aextinctionisthemaximumstrainratebeforeflameextinguishesPossibletomodellocalextinctionpockets(e.g.liftedflames)LaminarFlameletModel(2)Stat30模型的應(yīng)用層流小火焰模型在湍流預(yù)混燃燒和湍流擴(kuò)散燃燒中表達(dá)形式有很大不同；在湍流擴(kuò)散燃燒中，輸運(yùn)方程中無化學(xué)反應(yīng)源項(xiàng)，可以唯一地確定燃燒狀態(tài)的守恒標(biāo)量是混合分?jǐn)?shù)，攝動(dòng)參量是標(biāo)量的耗散率；在湍流預(yù)混燃燒的層流小火焰模型中，輸運(yùn)方程中無源項(xiàng)的可以唯一確定燃燒狀態(tài)的守恒標(biāo)量是描述火焰面位置的標(biāo)量，攝動(dòng)變量為使層流火焰面皺褶的變形率。模型的應(yīng)用層流小火焰模型在湍流預(yù)混燃燒和湍流擴(kuò)散燃燒中表達(dá)形31層流小火焰模型的優(yōu)點(diǎn)層流小火焰模型的快速反應(yīng)假定較切合實(shí)際燃燒系統(tǒng)；大的標(biāo)量耗散率或火焰面變形率又可引致滅火，因此，具有預(yù)報(bào)著火、滅火的能力；層流燃燒的數(shù)值模擬可以考慮詳細(xì)的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過程和分子輸運(yùn)過程，因此，該模型具有良好的發(fā)展前景和實(shí)用價(jià)值。不論是在湍流擴(kuò)散燃燒中,還是在湍流預(yù)混燃燒中,層流小火焰模型的優(yōu)點(diǎn)層流小火焰模型的快速反應(yīng)假定較切合實(shí)際燃32PremixedCombustionModel（預(yù)混燃燒模型）主要針對(duì)純預(yù)混湍流燃燒問題，在這些問題中，反應(yīng)物和生成物由火焰峰面隔開，該模型通過求解各種反應(yīng)過程參數(shù)來預(yù)測(cè)火焰峰面的位置;該模型為考慮湍流對(duì)燃燒的影響，引入了一個(gè)湍流火焰速度。PremixedCombustionModel（預(yù)混燃燒33TheZimontModelforPremixedCombustionThermo-chemistrydescribedbyasingleprogressvariable,

Meanreactionrate,Turbulentflamespeed,Ut,derivedforleanpremixedcombustionandaccountsforEquivalenceratioofthepremixedfuelFlamefrontwrinklingandthickeningbyturbulenceFlamefrontquenchingbyturbulentstretchingDifferentialmoleculardiffusionForadiabaticcombustion,TheenthalpyequationmustbesolvedfornonadiabaticcombustionTheZimontModelforPremixed34第三部分

Fluent軟件中的湍流燃燒模擬第三部分

Fluent軟件中的湍流燃燒模擬35ApplicationsWiderangeofhomogeneousandheterogeneousreactingflowsFurnacesBoilersProcessheatersGasturbinesRocketenginesPredictionsof:FlowfieldandmixingcharacteristicsTemperaturefieldSpeciesconcentrationsParticulatesandpollutantsTemperatureinagasfurnaceCO2massfractionStreamfunctionApplicationsWiderangeofhomo36AspectsofCombustionModelingDispersedPhaseModelsDroplet/particledynamicsHeterogeneousreactionDevolatilizationEvaporationGoverningTransportEquationsMassMomentum(turbulence)EnergyChemicalSpeciesCombustionModelsPremixedPartiallypremixedNonpremixedPollutantModelsRadiativeHeatTransferModelsAspectsofCombustionModeling37GasphasecombustionGeneralizedfiniterateformulation(Magnussenmodel)ConservedscalarPDFmodel(oneandtwomixturefractions)LaminarflameletmodelZimontmodelDiscretephasemodelTurbulentparticledispersionStochastictrackingParticlecloudmodelPulverizedcoalandoilspraycombustionsubmodelsRadiationmodels:DTRM,P-1,RosselandandDiscreteOrdinatesTurbulencemodels:

k-

,RNGk-

,RSM,Realizablek-

andLESPollutantmodels:NOxwithreburnchemistryandsootCombustionModelsAvailableinFLUENTGasphasecombustionCombustion38ModelingChemicalKineticsinCombustionChallengingMostpracticalcombustionprocessesareturbulentRateexpressionsarehighlynonlinear;turbulence-chemistryinteractionsareimportantRealisticchemicalmechanismshavetensofspecies,hundredsofreactionsandstiffkinetics(widelydisparatetimescales)PracticalapproachesReducedchemicalmechanismsFiniteratecombustionmodelDecouplereactionchemistryfromturbulentflowandmixingMixturefractionapproachesEquilibriumchemistryPDFmodelLaminarflameletProgressvariableZimontmodelModelingChemicalKineticsin39DiscretePhaseModelTrajectoriesofparticles/droplets/bubblesarecomputedinaLagrangianframe.Exchange(couple)heat,mass,andmomentumwithEulerianframegasphaseDiscretephasevolumefractionmust<10%AlthoughthemassloadingcanbelargeNoparticle-particleinteractionorbreakupTurbulentdispersionmodeledbyStochastictrackingParticlecloud(V5)Rosin-RammlerorlinearsizedistributionParticletrackinginunsteadyflows(V5)Modelparticleseparation,spraydrying,liquidfuelorcoalcombustion,etc.ContinuousphaseflowfieldcalculationParticletrajectorycalculationUpdatecontinuousphasesourcetermsDiscretePhaseModelTrajectori40TurbulentdispersionismodeledbyanensembleofMonte-Carlorealizations(discreterandomwalks)ParticlesconvectedbythemeanvelocityplusarandomdirectionturbulentvelocityfluctuationEachtrajectoryrepresentsagroupofparticleswiththesameproperties(initialdiameter,densityetc.)TurbulentdispersionisimportantbecausePhysicallyrealistic(butcomputationallymoreexpensive)EnhancesstabilitybysmoothingsourcetermsandeliminatinglocalspikesincouplingtothegasphaseParticleDispersion:TheStochasticTrackingModelCoalparticletracksinanindustrialboilerTurbulentdispersionismodele41ParticleDispersion:TheParticleCloudModel

TrackmeanparticletrajectoryalongmeanvelocityAssuminga3Dmulti-variateGaussiandistributionaboutthismeantrack,calculateparticleloadingwithinthreestandarddeviationsRigorouslyaccountsforinertialanddriftvelocitiesAparticlecloudisrequiredforeachparticletype(e.g.initiald,retc.)Particlescanescape,reflectortrap(releasevolatiles)atwallsEliminates(singlecloud)orreduces(fewclouds)stochastictrackingDecreasedcomputationalexpenseIncreasedstabilitysincedistributedsourcetermsingasphase BUTdecreasedaccuracysinceGasphaseproperties(e.g.temperature)areaveragedwithincloudPoorpredictionoflargerecirculationzonesParticleDispersion:TheParti42Coal/OilCombustionModelsCoaloroilcombustionmodeledbychangingthemodeledparticletoDroplet-foroilcombustionCombustingparticle

-forcoalcombustionSeveraldevolatilizationandcharburnoutmodelsprovided.Note:Thesemodelscontroltherateofevolutionofthefueloff-gasfromcoal/oilparticles.Reactionsinthegas(continuous)phasearemodeledwiththePDForfiniteratecombustionmodel.Coal/OilCombustionModelsCoal43熱輻射模型DiscreteTransferRadiationModel(離散傳遞法)DTRM模型的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單,且可以適用的計(jì)算對(duì)象的尺度范圍較大,其缺點(diǎn)是沒有包含散射和不能計(jì)算非灰的輻射。提高模型中射線的數(shù)量可以提高DTRM模型的精度，但計(jì)算量也明顯增加。P-1模型適用于大尺度輻射計(jì)算。對(duì)比DTRM模型，其優(yōu)點(diǎn)在于計(jì)算量更小，且包含散射效應(yīng)。當(dāng)燃燒計(jì)算域的尺寸比較大時(shí)，P-1模型非常有效。另外P-1模型可應(yīng)用在較為復(fù)雜的計(jì)算域中。TheRosselandModelRosseland模型是最為簡(jiǎn)化的輻射模型，只能應(yīng)用于大尺度輻射計(jì)算。其優(yōu)點(diǎn)是速度最快，需要內(nèi)存最少。DiscreteOrdinatesModel(離散坐標(biāo)法)DO模型是所有四種模型是最為復(fù)雜的輻射模型，從小尺度到大尺度輻射計(jì)算都適用，且可計(jì)算非－灰度輻射和散射效應(yīng)，但需要較大計(jì)算量。熱輻射模型DiscreteTransferRadiati44NOxModelsNOxconsistsofmostlynitricoxide(NO).

PrecursorforsmogContributestoacidrainCausesozonedepletionThreemechanismsincludedinFLUENTforNOxproduction:ThermalNOx-Zeldovichmechanism(oxidationofatmosphericN)MostsignificantathightemperaturesPromptNOx-empiricalmechanismsbyDeSoete,Williams,etc.ContributionisingeneralsmallSignificantatfuelrichzonesFuelNOx-EmpiricalmechanismsbyDeSoete,Williams,etc.Predominantincoalflameswherefuel-boundnitrogenishighandtemperatureisgenerallylow.NOxreburnchemistryNOcanbereducedinfuelrichzonesbyreactionwithhydrocarbonsNOxModelsNOxconsistsofmost45氮氧化物的產(chǎn)生機(jī)理

1熱力NOx：燃燒用空氣中的N2在高溫下氧化而生成的氮氧化物；

2快速NOx：碳化氫系燃料在燃燒時(shí)分解，其分解的中問產(chǎn)物和N2反應(yīng)生成的氮氧化物；

3燃料NOx：燃料中的有機(jī)氮化合物在燃燒過程中氧化生成的氮氧化物。在氮氧化物中，NO占有90%以上，二氧化氮占5%-10%.氮氧化物的產(chǎn)生機(jī)理1熱力NOx：燃燒用空氣中的N2在46(a).熱力型燃燒時(shí)，空氣中氮在高溫下氧化產(chǎn)生，其中的生成過程是一個(gè)不分支連鎖反應(yīng)。其生成機(jī)理可用捷里多維奇(Zeldovich)反應(yīng)式表示。隨著反應(yīng)溫度T的升高，其反應(yīng)速率按指數(shù)規(guī)律增加。當(dāng)T<1500℃時(shí),NO的生成量很少,而當(dāng)T>1500℃時(shí),T每增加100℃,反應(yīng)速率增大6-7倍。(a).熱力型47快速型NOx是1971年Fenimore通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的。在碳?xì)浠衔锶剂先紵谌剂线^濃時(shí)，在反應(yīng)區(qū)附近會(huì)快速生成NOx。由于燃料揮發(fā)物中碳?xì)浠衔锔邷胤纸馍傻腃H自由基可以和空氣中氮?dú)夥磻?yīng)生成HCN和N，再進(jìn)一步與氧氣作用以極快的速度生成，其形成時(shí)間只需要60ms，所生成的與爐膛壓力0.5次方成正比,與溫度的關(guān)系不大。(b).瞬時(shí)反應(yīng)型(快速型)快速型NOx是1971年Fenimore通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的。在碳48由燃料中氮化合物在燃燒中氧化而成。由于燃料中氮的熱分解溫度低于煤粉燃燒溫度，在600－800℃時(shí)就會(huì)生成燃料型，它在煤粉燃燒NOx產(chǎn)物中占60－80％。在生成燃料型NOx過程中，首先是含有氮的有機(jī)化合物熱裂解產(chǎn)生N，CN，HCN和等中間產(chǎn)物基團(tuán)，然后再氧化成NOx。由于煤的燃燒過程由揮發(fā)份燃燒和焦炭燃燒兩個(gè)階段組成，故燃料型的形成也由氣相氮的氧化（揮發(fā)份）和焦炭中剩余氮的氧化（焦炭）兩部分組成。(c)燃料型NOx由燃料中氮化合物在燃燒中氧化而成。(c)燃料型NOx49SootmodelinginFLUENTTwosootformationmodelsareavailable:One-stepmodel(KhanandGreeves)SingletransportequationforsootmassfractionTwo-Stepmodel(Tesner)TransportequationsforradicalnucleiandsootmassfractionconcentrationsSootformationmodeledbyempiricalrateconstants where,C,pf,andFareamodelconstant,fuelpartialpressureandequivalenceratio,respectivelySootcombustion(destruction)modeledbyMagnussenmodelSootaffectstheradiationabsorptionEnableSoot-RadiationoptionintheSootpanelSootmodelinginFLUENTTwosoo50CombustionGuidelinesandSolutionStrategiesStartin2DDetermineapplicabilityofmodelphysicsMeshresolutionrequirements(resolveshearlayers)SolutionparametersandconvergencesettingsBoundaryconditionsCombustionisoftenverysensitivetoinletboundaryconditionsCorrectvelocityandscalarprofilescanbecriticalWallheattransferischallengingtopredict;ifknown,specifywall temperatureinsteadofexternalconvection/radiationBCInitialconditionsWhilesteady-statesolutionisindependentoftheIC,poorICmaycausedivergence duetothenumberandnonlinearityofthetransportequationsColdflowsolution,thengascombustion,thenparticles,thenradiationForstronglyswirlingflows,increasetheswirlgraduallyCombustionGuidelinesandSolu51CombustionGuidelinesandSolutionStrategies(2)UnderrelaxationFactorsTheeffectofunder-relaxationishighlynonlinearDecreasethedivergingresidualURFinincrementsof0.1UnderrelaxdensitywhenusingthemixturefractionPDFmodel(0.5)UnderrelaxvelocityforhighbouyancyflowsUnderrelaxpressureforhighspeedflowsOncesolutionisstable,attempttoincreaseallURFstoasclosetodefaultsaspossible(andatleast0.9forT,P-1,swirlandspecies(ormixturefractionstatistics))DiscretizationStartwi