Fluent气体燃烧爆炸初探

2016-09-04  by:CAE仿真在线  来源:互联网

在实际生产过程中,有很多情况能使气体燃料与空气混合,达到可燃浓度,此时若有点火源存在,就可能酿成燃烧、爆炸灾害,造成严重的财产损失和人员伤亡。

目前常用的解析模型有等温爆炸模型、绝热爆炸模型和一般模型,它们均假设整个容器内压力在任何时刻都均匀分布,没有考虑流体动力学方程,也没有考虑化学反应动力学问题。

随着计算机技术的发展,数值模拟方法能考虑更多的问题,已成为求解爆炸这类复杂问题的有效手段。通过数值计算,获得了不同时刻爆燃的压力场、温度场、密度场的变化数据,为工程上防爆、抑爆、泄爆提供了理论基础和数据。

相对于实验研究,数值模拟具有研究成本低、周期短、无实验仪器干扰,能获得完整的数据,能将计算情况在计算机屏幕形象地再现等独特的优点。

Fluent气体燃烧爆炸基本设置

1、选择Density based及瞬态求解

2、选择RNG k-E湍流模型

3、推荐使用Chemkin进行反应机理设置,然后导入Fluent

4、初始化设置可燃气体浓度在爆炸极限内,并设置点火点温度(或使用点火模型)

实例计算结果

下图为管道内9.5%的甲烷与空气混合点燃爆炸所产生的压力随时间变化。


由于Density based对Species种类限制不超过50个,因此还不能模拟特别复杂的气体燃烧爆炸,或者需要对反应机理进行适当简化。

总体来讲,选择合适反应机理是计算气体爆炸的关键,另外fluent计算爆炸需要较小的网格尺寸和时间步长,因此计算速度非常慢,与FLACS、Autoregas等专业爆炸模拟软件相比,不具备优势。

Chemkin导入问题

Chemkin机理导入Fluent时可能会遇到license报错的问题,按照以下方法导入可解决此问题:

Files—>Import—>CHEMKIN Mechanism

在此处导入CHEMKIN Mechanism File、Database File、Transport Property Database 即可,不会出现license错误提示。



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