丙烷与空气进入同轴区域喷射湍流混合过程

一

案例介绍

该案例模拟了丙烷与空气进入同轴区域喷射湍流混合过程。因轴对称性，只对模型的一半进行建模。

几何尺寸	材料参数	边界条件
隧道长度为2 m 隧道直径为0.3 m 丙烷喷射管： 内径为5.2 mm 外径为 11 mm	密度：不可压缩理想气体 黏度：1.72×10^-5 kg/m-s	入口空气速度为9.2 m/s 入口丙烷速度为完全发展分布 入口温度（两种气流）为300 K 壁面温度为300 K

二

进行模型网格划分

▼ 此处我们采用了四边形网格，网格数量为2000。

三

Fluent设置

▼  打开Setup，弹出Fluent登录界面进行设置，这里我们选用2D打开。

3.1Gerenal设置

▼ 这里我们采用稳态方式来进行求解，默认选用Steady，因为轴对称，所以2D Space选用Axisymmetric。

3.2Models设置

▼ 打开组分输运模型，选择Species Transport，在Options中勾选Inlet Diffusion。

▼ 打开mixture-template，将密度设置为不可压缩理想气体，其他参数按图中设置。

▼ 物质只有氧气，丙烷和氮气。

▼ 打开能量方程，然后打开k-epsilon模型，其他参数按图中选择。

3.3边界条件设置

▼ 首先我们要导入Profile文件，Profile文件下载链接

▼ 打开velocity-inlet-7，Axial-Velocity选中velocity-inlet u，其他参数按图中设置。

▼ 切换到Species，将氧气的质量分数设置为0，将丙烷的质量分数设置为1。

▼ 打开velocity-inlet-8，Axial-Velocity填写9.2 m/s，其他参数按图中设置。

▼ 切换到Species，将氧气的质量分数设置为0.23，将丙烷的质量分数设置为0。

▼ 打开wall-2，切换到Thermal，将温度设置为300 K。

▼ 打开wall-3，切换到Thermal，将温度设置为300 K。

3.4Methods设置

▼ 求解方式使用Coupled，其他设置按图中进行。

3.5Controls设置

▼ 将松弛因子按图中设置。

3.6Run Calculations设置

▼ 我们把计算迭代步数设为500。

四

CFD-POST后处理

▼ 得到如下丙烷质量分数云图。

▼ 在模拟求解值与实验值下对比管道中心轴线上X方向速度值。

▼ 在模拟求解值与实验值下对比管道中心轴线上丙烷浓度质量分数。

参考文献：

R.W. Schefer, R.W. Dibble, “Simultaneous Measurements of Velocity and Density in a Turbulent Non-premixed Flame”. AIAA Journal, Vol 23, pp. 1070-1078, 1985.

R.W., Schefer, “Data Base for a Turbulent, Nonpremixed, Nonreacting Propane-Jet Flow”.

http://www.sandia.gov/TNF/DataArch/ProJet.html

读书笔记

离散格式选择时，在流动方向与网格方向基本一致时，可以选择一阶迎风格式。一阶迎风格式适用于结构网格，它具有稳定性高，计算速度快的优点，但是在网格方向与流动方向不一致时，产生的数值误差比较大。在非结构网格进行计算或流场比较复杂的情况下，很难保证流动方向与网格方向一致，此时应该选用二阶格式。二阶格式的计算精度高于一阶格式，但是相对而言，其计算时间比较长，收敛性也相对较差因此在实际计算中，进行格式选择时需要兼顾精度、收敛性和系统资源等方面的要求。对于复杂流动，推荐使用一阶格式获得收敛后，再设置离散格式为高阶格式。

在用结构网格计算旋转流动问题时，QUICK格式可以提供更高的计算精度，但是在其他情况下，QUICK 格式的精度与二阶格式相当，并没有很大的改进。

对于与流动方向对齐的结构网格而言，QUICK格式将可产生比二阶迎风格式等更精确的计算结果，因此，QUICK格式常用于六面体（或二维问题中的四边形）网格。对于其他类型的网格，一般使用二阶迎风格式。

艺痴必精

没错，就是我

2019.02.18