Fluent氣體燃燒爆炸初探

2016-09-04 by:CAE仿真在線來源:互聯網

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

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,它們均假設整個容器內壓力在任何時刻都均勻分布,沒有考慮流體動力學方程,也沒有考慮化學反應動力學問題。

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

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

Fluent氣體燃燒爆炸基本設置

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進行反應機理設置,然后導入Fluent

4、初始化設置可燃氣體濃度在爆炸極限內,并設置點火點溫度(或使用點火模型)

實例計算結果

下圖為管道內9.5%的甲烷與空氣混合點燃爆炸所產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雜的氣體燃燒爆炸,或者需要對反應機理進行適當簡化。

總體來講,選擇合適反應機理是計算氣體爆炸的關鍵,另外fluent計算爆炸需要較小的網格尺寸和時間步長,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導入問題

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

Files—>Import—>CHEMKIN Mechanism

在此處導入CHEMKIN Mechanism File、Database File、Transport Property Database 即可,不會出現license錯誤提示。

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