守恒方程在燃烧爆炸学中的应用

材料，壁面初始温度为300K，燃料由喷嘴处高速喷出，并与低速流动的空气混合。壁面上的挡板会使气流产生明显的涡流，在模拟中可以清晰的看到。

本模拟采用FLUENT的前置处理器GAMBIT进行网格划分，由于模型是轴对称结构，可以只对一半模型进行划分，除了周边界和4个长壁面的ratio分别选为0.38和0.55外，其他均为1。喷嘴处的网格放大图如图2所示：

由图2可以看出，网格划分采用的是非结构化网格。网格信息如表1：

1 cell zone，7 face zones。最大网格体积为5.389917e-005m3，最小网格体积为4.484518e-007m3，大于0，可以正常计算。

3 数值模拟结果

计算工程可以生成火焰从发生到喷出燃烧器的动画效果。以下是计算过程中的温度场和压力场随时间的变化图（图3、图4、图5）。

4 结论

本文采用具有模拟复杂外形的流体流动及热传导的CFD软件FLUENT，建立了一个具有高效蓄热式烧嘴的二维燃烧空间；选用k-湍流模型、species transport模型对二维空间进行数值模拟。通过计算结果分析得出以下结论：

（1）计算模型、湍流模型和组分模型的选择对收敛的速度和计算的花费有着直接的影响，因此应该综合考虑，以使计算花费和收敛时间达到能够接受的程度。

（2）FLUENT的计算只是一种数值模拟计算，跟实际实验值存在一定误差。

（3）组分质量分数可能影响火焰的发生和传输。燃料组分的质量分数过低或过高都不能顺利进行实验。过低可能导致火焰不能点燃，过高则有可能使火焰在短时间内迅速熄灭。

（4）本实验假定除了密度以外的所有物性不变进行初始化计算。因为流动为完全发展湍流，使用常传输物性是可以接受的。但是不变比热的假定对燃烧的求解有较大的影响。

（5）挡板对燃烧的气流有明显的影响，通过动画可以明显的看出在挡板处产生了涡旋气流。

（6）本实验的涡—耗散反应模型忽略了化学动力学。因此仅使用混合率参数，化学动力学参数未被激活。

【参考文献】

[1]韩占平，王敬，兰小平，编.FLUENT流体工程仿真计算实例与应用[M].北京：北京理工大学出版社，2004.6.

[2]王福军，编.计算流体动力学分析——CFD软件原理与应用[M].北京：清华大学出版社.

[3]李珍香，张跃华.仿真技术与虚拟现实技术[J].电脑学习.2000（5）：2-14.

[4]刘霞，葛新锋.FLUENT软件及其在我国的应用[J].能源研究与利用，2003（2）：36-38.

[责任编辑：王楠]

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