CFX_combustion

1、纲要 反应过程描述 EDM模型 FRC模型 EDM/FRC混合模型 NO生成模型 烟尘模型反应过程描述模型方程与多组分流类似，添加了化学反应源项组分质量分数化学反应产生的源项IjIIjjIjISxYxxYutYeffIIYIS反应过程描述化学反应率组分数化学计量数基元反应CCNCBAIkINCBAIkIIvIv, ,CNkIvkKkkkIkIIIRvvWS1 反应k的基本反应速率kR纲要 反应过程描述 EDM模型 FRC模型 EDM/FRC混合模型 小火焰模型 NO生成模型 烟尘模型EDM模型假设化学反应速度比流动传输过程迅速反应速率直接与反应物分子级混合时间相关适用于湍流混合时间由漩涡性质决

2、定kREDM模型反应速率反应物限制条件：生成物限制条件： minkIkvIkAR反应物I摩尔浓度 I PIkIPIkWvWIkABR 在所有生成物组分内累加P纲要 反应过程描述 EDM模型 FRC模型 EDM/FRC混合模型 NO生成模型 烟尘模型FRC模型假设基元反应k是可逆反应适用于层流或湍流反应速率比湍动时间比尺要慢反应速率由反应动力学决定需要特定初始条件点燃火焰Damkhler数描述反应速度与流动速度比较chemflowattD FRC模型反应速率反应常数由Arrhenius关系描述 CkICkINBAIrkNBAIrkkIBIFR, 组分I摩尔浓度向前/向后反应常数反应阶数 IkkB

3、F ,rRTETAFkkkkexpRTETABkkkkexp前指数因子无量纲温度指数活化能kAkEFRC模型燃烧过程源项处理源项对标量/能量方程可能具有决定性的影响源项对流动收敛过程影响较大时间步长较大，可能使组分质量分数超过（0,1）限制源项线性化：IIRRIIRRSIIII1122*很小的数，1e-6II,max*II1 ,max1*FRC模型产物：源项为正，R0反应物：源项为负，R01IifRSI11IifIRSIIifRSIIifIRSI纲要 反应过程描述 EDM模型 FRC模型 EDM/FRC混合模型 NO生成模型 烟尘模型EDM/FRC混合模型应用EDM与FRC反应速率分别计算，取

4、小值多步反应中可对每一步分别设置反应率模型适用于不同区域内使用不同反应模型的情况用于Damkhler数变化范围较大的反应FRCkEDMkkRRR,min纲要 反应过程描述 EDM模型 FRC模型 EDM/FRC混合模型 NO生成模型 烟尘模型NO生成模型生成机理热NO生成快速NO生成燃料NO生成N2ONO生成模型热NO生成气体火焰温度超过1800K时的NO主要来源在接近化学计量数比时，可能存在反应ki乘以反应物浓度后，就得到源项消耗率kmol/m3/sNNONO2ONOON2HNONOHTk38730exp108 . 1111Tk3162exp104 . 692133100 . 3kNO生成模

5、型热NO生成反应一生成N离子单个N离子参加反应二或反应三，反应速度很快热NO生成速度主要由反应一决定 2,NOkWSthermalNOthermalNO12kkthermalNO分子量NOWNO生成模型热NO生成层流小火焰模型直接计算了O离子浓度EDM&FRC模型需要额外计算： 221,2NOkWSthermalNOOthermalNO 2122121232131096exp12567OTKTKmkmolOOO 221TKTsKkmolmkOthermal69466exp1052414. 421121212315,2NO生成模型快速NO生成温度低于1800K时，碳氢火焰会产生很高的NO浓度生成

6、机理不同，反应过程为：NHCNNCH2NOOHCN2NO生成模型快速NO生成反应源项为Arrhenius常数取决于燃料属性甲烷乙炔 232212,WFuelNOkWSpromptNOpromptNOTTAkpromptApromptprompt,expNO分子量混合物平均分子量NOWW sAprompt1104 . 66 KTpromptA36510, sAprompt1102 . 16 KTpromptA30215,NO生成模型湍流影响湍流波动会对NO的生成产生决定性的影响NO的生成与温度有直接关系温度的正向波动导致NO的大量生成NO生成率的波动采用概率密度函数方式描述 dTTPTkTTku

7、lTTlu1积分分别在每一步反应上进行Tu与Tl为反应发生的温度限，缺省值300K，2300KNO生成模型湍流影响概率密度函数PDF函数 10111111dTPbaba温度波动大时， 函数蜕变为double Dirac peak温度波动小时， 函数蜕变为类似于Gaussian分布11ga111gblulTTTTlulTTTT2 luTTTgNO生成模型湍流影响温度波动方程T2概率密度函数积分，得到传输方程：2 22 2 2 PrPrTkCxTCxTxxTutTdissjttprodjttjjj忽略化学反应放热引起的温度波动0 . 2prodC0 . 2dissC纲要 反应过程描述 EDM模型

8、FRC模型 EDM/FRC混合模型 NO生成模型 烟尘模型烟尘模型Magnussen烟尘形成模型两个阶段：基本形核过程烟尘颗粒生长过程cnucleifnucleijNttjjNjNSSxXxxXutX,PrcsootfsootjSttjjSjSSSxYxxYutY,Pr核的浓度，mol/kg烟尘质量分数，kg/kgNXSY烟尘模型烟尘模型的三部分核与烟尘颗粒的形成核与烟尘的燃烧过程Magnussen EDC描述湍流影响烟尘模型烟尘模型的三部分核与烟尘颗粒的形成SNNfnucleiCCgCgfnS00,NSpfsootCbCamS,核的颗粒密度，part/m3烟尘的颗粒密度，part/m3Avogadro常数NNXACpSSmYC/1002214199. 623molpartA63dmsootpsoot烟尘颗粒质量烟尘密度烟尘颗粒直径dTTYfanAfuelc0 ,00exp燃料自然形核时cf燃料中碳质量分数烟尘模型烟尘模型的三部分核与烟尘的燃烧过程核与烟尘燃烧应用了与燃料燃烧相同的假设燃料燃烧使用EDM时，核与烟尘燃烧同样是非常迅速湍流效应已反映在燃料反应率中，不作特殊建模fuelSfuelcsootYYSS,fuelNfuelcnucleiYXSS,fuelS燃料反应消耗率kg/m3/s烟