【AICFD案例教程】锥形燃烧器燃烧仿真

AICFD是由天洑软件自主研发的通用智能热流体仿真软件，用于高效解决能源动力、船舶海洋、电子设备和车辆运载等领域复杂的流动和传热问题。软件涵盖了从建模、仿真到结果处理完整仿真分析流程，帮助工业企业建立设计、仿真和优化相结合的一体化流程，提高企业研发效率。

一、概 要

1）案例描述

本案例仿真对象为某锥形燃烧器，在入口速度为60m/s时进行了燃烧的数值模拟。

2）网格

整体网格为非结构网格，网格数量3576。

图1-1 网格模型

3）计算条件

入口速度：60 m/s；出口静压：101325Pa；湍流模型：Standard k-epsilon；介质：混合物。

二、网 格

1）新建工程

启动AICFD 2023R2；

选择 文件>新建，新建工程，选择工程文件路径，设置工程文件名，点击“确定”。

图2-1 AICFD窗口

图2-2 新建工程

2）网格导入

单击菜单栏 网格>导入网格，导入外部生成的计算域网格。

图2-3 网格导入

3）网格质量检查

单击菜单栏 网格>网格质量，检查网格质量。

图2-4 网格质量检查

三、求解设置

1）求解模型

双击 求解> 求解模型，设置物理模型。本案例为稳态计算，采用可压缩流，勾选能量方程，湍流模型采用Standard k-epsilon模型。

图3-1 模型设置

右击 求解> 材料，单击“添加材料”，类型选择Mixture，选择Material Properties，确认混合物介质物性参数。

图3-2 材料添加

2）计算域

双击 求解> 流动分析> 计算域> Domain-defaultCellZone，在计算域设置窗口中选择“Fluid Domain”，材料选择“Mixture”，然后点击“下一步”进入流体模型设置界面，燃烧下选择相应类型和湍流-化学反应相互作用，单击编辑。

图3-3 分配计算域

进入反应列表设置界面，分别设置反应物、反应产物、Arrhenius速率和配合比，点击确定。

图3-4 分配计算域

3）边界条件

设置Inlet，需要分别设置边界名称、边界类型、边界条件和数值，如图所示。

图3-5 Inlet定义

设置Outlet的边界条件，需要分别设置边界名称、边界类型，如图所示。

图3-6 Outlet定义

设置Wall的边界条件，需要分别设置边界名称、边界类型，如图所示。

图3-7 Wall定义

4）求解参数设置

双击 求解> 求解设置 ，设置求解方程参数。

图3-8 求解方程参数设置

双击 求解> 求解控制，设置求解器启停条件和迭代步数等。

图3-9 求解参数设置

四、初始化及求解计算

1）残差曲线与监控变量

双击 监控> 残差曲线，选择查看监控曲线。

图4-1 监控曲线选择

2）初始流场设置

双击 求解> 初始化，设置初始流场；

选择菜单栏 求解> 初始化，初始化流场。

图4-2 初始化设置

图4-3 初始化流场

3）求解计算

选择菜单栏 求解> 求解> 直接求解> 串行，开始计算。

图4-4 运行求解器

图4-5 选择求解模式

五、后处理

1）监控曲线

查看残差曲线。

图5-1 残差曲线

2）求解结果更新及导入

单击菜单栏 求解> 可视化结果，实现可视化求解结果更新，现版本计算完成后自动进行可视化求解结果。

图5-2 结果更新

3）可视化结果

温度云图

单击菜单栏 后处理> 面，选取位置域和变量参数温度，点击应用，读取燃烧器截面温度云图。

图5-3 截面温度云图

速度云图

单击菜单栏 后处理> 面，选取位置域和变量参数速度，点击应用，读取燃烧器截面速度云图。

图5-4 截面速度云图