Fluent氣體燃燒爆炸初探

2016-09-04 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

在實際生產(chǎn)過程中,有很多情況能使氣體燃料與空氣混合,達(dá)到可燃濃度,此時若有點火源存在,就可能釀成燃燒、爆炸災(zāi)害,造成嚴(yán)重的財產(chǎn)損失和人員傷亡。

目前常用的解析模型有等溫爆炸模型、絕熱爆炸模型和一般模型,它們均假設(shè)整個容器內(nèi)壓力在任何時刻都均勻分布,沒有考慮流體動力學(xué)方程,也沒有考慮化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)問題。

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,數(shù)值模擬方法能考慮更多的問題,已成為求解爆炸這類復(fù)雜問題的有效手段。通過數(shù)值計算,獲得了不同時刻爆燃的壓力場、溫度場、密度場的變化數(shù)據(jù),為工程上防爆、抑爆、泄爆提供了理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)。

相對于實驗研究,數(shù)值模擬具有研究成本低、周期短、無實驗儀器干擾,能獲得完整的數(shù)據(jù),能將計算情況在計算機屏幕形象地再現(xiàn)等獨特的優(yōu)點。

Fluent氣體燃燒爆炸基本設(shè)置

1、選擇Density based及瞬態(tài)求解

2、選擇RNG k-E湍流模型

3、推薦使用Chemkin進(jìn)行反應(yīng)機理設(shè)置,然后導(dǎo)入Fluent

4、初始化設(shè)置可燃?xì)怏w濃度在爆炸極限內(nèi),并設(shè)置點火點溫度(或使用點火模型)

實例計算結(jié)果

下圖為管道內(nèi)9.5%的甲烷與空氣混合點燃爆炸所產(chǎn)生的壓力隨時間變化。

由于Density based對Species種類限制不超過50個,因此還不能模擬特別復(fù)雜的氣體燃燒爆炸,或者需要對反應(yīng)機理進(jìn)行適當(dāng)簡化。

總體來講,選擇合適反應(yīng)機理是計算氣體爆炸的關(guān)鍵,另外fluent計算爆炸需要較小的網(wǎng)格尺寸和時間步長,因此計算速度非常慢,與FLACS、Autoregas等專業(yè)爆炸模擬軟件相比,不具備優(yōu)勢。

Chemkin導(dǎo)入問題

Chemkin機理導(dǎo)入Fluent時可能會遇到license報錯的問題,按照以下方法導(dǎo)入可解決此問題:

Files—>Import—>CHEMKIN Mechanism

在此處導(dǎo)入CHEMKIN Mechanism File、Database File、Transport Property Database 即可,不會出現(xiàn)license錯誤提示。

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