Fluent化学反应与燃烧模拟工程应用
Fluent化学反应与燃烧模拟工程应用
MXM-CHPEC
分享石油化工、精细化工、医药化工等设备与机械知识，管道阀门知识，电气仪表知识。
课程背景
各企、事业单位：
随着科学技术的进步和经济的发展，许多领域(特别是石油化工、航空等)对高性能的流体机械需求越来越迫切。为了适应社会的需求，需要进行试制和大量试验参数测量等工作，为此需要耗费大量的资金和时间。为了设计出高性能的流体机械，传统的设计方法已满足不了需要，必须采用现代设计理论和方法。这就要求设计者必须详细掌握流体机械性能和内部流动状况。
数值模拟将以其自身的特点和独特的功能，逐渐成为研究流体流动的重要手段，形成了新的学科——计算流体动力学(CFD:
Computational Fluid Dynamics)。近年来，随着高速、大容量、低价格计算机的相继出现，以及CFD方法的深入研究，其可靠性、准确性、计算效率得到很大提高，展示了采用CFD方法用计算机代替试验装置和“计算试验”的现实前景。CFD方法具有初步性能预测、内部流动预测、数值试验、流动诊断等作用。在设计制造流体机械领域，采用CFD方法通过计算机进行样机性能试验，能够很好地在图纸设计阶段预测流体机械的性能和内部流动产生的漩涡、二次流、边界层分离、尾流、叶片颤振等不良现象，可将发生故障的隐患消灭在图纸设计阶段。
时间和地点
2023年11月21日-11月22日
杭州/同步直播 （20号发放课程资料，21日-22日上课）
（课后可免费在线观看同步教学视频）
主讲老师
张博士
，中国计量大学能源与动力工程系
教授
、
澳大利亚阿德莱德大学访问学者。主要从事计算流体力学
CFD
、燃料的高效清洁利用、大气污染物排放与控制、工程气固多相流动等方面的研究。主持国家自然科学基金
3
项、国家重点研发计划子课题
1
项、浙江省自然科学基金
2
项、省部级及企业横向课题共
六十
余项，获
中国电力科技进步奖、浙江省科学技术进步奖、
浙江省自然科学学术奖、浙江省质量技术监督科学技术进步奖。获国家专利
11
项，其中发明专利
6
项。发表论文
100
余篇，其中发表
SCI
论文
25
篇，
EI
收录
19
篇；出版专著
3
部。
从事
FLUENT
数值模拟方面的研究工作
18
年，具有丰富的
CFD
科研及工程应用经验，完成各项
CFD
模拟工程项目
100
余项。
收费标准
A类：3680元/人， 含培训费、资料费、视频费等。 住宿可统一安排，费用自理。
B类： 参加培训的学员，可选择在A类基础上申报《高级CAE仿真工程师》职业能力水平等级证书；费用1600元/人，该证书可作为本行业专业岗位职业能力考核的证明，也是岗位聘用、任职、定级和晋升的重要依据。证书全国通用，联网查询，无须年检。
课程大纲
|
课程提要
|
主要内容及目标
|
|
一、
引言
|
1 、燃烧学、化学反应动力学基础
2
、燃烧过程中的传热、辐射过程
3 、燃烧模拟的应用概述
4
、
CFD
工程应用案例展示与分享
|
|
二、
Fluent
软件介绍
|
1 、 Fluent 软件概述、介绍
2
、
Fluent
中的湍流模型、多相流模型等
3
、
Fluent
中的燃烧模型
|
|
三、模拟前的准备：网格划分
（
1
）
|
1
、
计算域的选取及几何模型建立方法
2
、
介绍网格的种类，四面体和六面体网格有何本质区别
3
、
网格数量确定的原则。网格是否越多越好？合理的网格数量该如何确定
4
、
介绍网格类型选取的原则
5
、
介绍网格划分的利器
ICEM
的使用方法
|
|
四、模拟前的准备：网格划分（
2
）
|
1
、
ICEM
软件介绍、特点概览及使用流程
2
、
ICEM
中处理结构化和非结构化网格的两种方法
3
、兼顾网格数量与网格质量的策略
|
|
五、
上机案例：
垃圾
焚烧炉网格划分
|
使用
ICEM
软件，对一台
垃圾焚烧
炉进行网格划分
1
、分别采用结构化和非结构化网格，对设备进行划分网格
2
、
精细化控制网格疏密，实现局部加密
3
、
利用
ICEM
中的
“
分块
”
工具，实现六面体网格划分
4
、
网格数量与网格质量之间的平衡
5
、
初步的网格划分完成后，如何进行微调和进一步优化
6
、
如何在
ICEM
设置边界条件类型
|
|
六、
上机案例：
复杂
工程项目的混合网格划分
|
采用混合网格对一台工业设备进行混合网格划分
1
、计算区域分块处理，规则区域采用六面体网格、不规则区域采用四面体网格
2 、兼顾网格质量和网格数量
3
、网格合并方法
4
、交界面的处理：非一致网格和一致网格
5
、网格光顺优化处理
|
|
七、
Fluent
中的燃烧数学模型（
1
）
|
1
、通用有限速率模型（
Generalized Finite-Rate Model
）
2
、层流有限速率模型（
FR
）
3
、涡耗散模型（
EDM
）
/
涡耗散概念模型（
EDC
）
|
|
八、上机案例：气体燃烧过程数值模拟（涡耗散模型）
|
1
、模拟对象为一台燃气燃烧器，燃料为甲烷。采用涡耗散模型对热态燃烧过程进行模拟
2
、介绍辐射模型设置、物性设置及求解器设置方法
3
、燃烧模拟的后处理方法
|
|
九、
Fluent
中的燃烧数学模型（
2
）
|
1
、非预混燃烧模型（
Non-Premixed Combustion Model
）
2
、
PDF
组分输送模型概念及使用方法
3
、预混燃烧模型（
Premixed Combustion Model
）
4
、部分预混燃烧模型（
Partially Premixed Combustion Model
）
5
、组分概率密度输送燃烧模型（
Composition PDF Transport Combustion Model
）
6
、各种燃烧模型的使用范围和选择原则
|
|
十、
上机案例：
燃气锅炉数值模拟（气体燃烧）
|
1
、模拟对象为一台燃气锅炉，燃料为炭黑废气
2
、采用非预混模型对热态燃烧过程进行模拟
3
、介绍辐射模型设置、
prePDF
生成、物性设置及求解器设置方法
|
|
十一、
Fluent
中的辐射模型
|
1
、
DTRM
模型、
P1
模型、
Rosseland
模型、
DO
模型等辐射模型的概念
2
、辐射模型选取原则及设置方法
3
、物性参数中辐射相关设置
|
|
十二、
FLUENT
离散相和喷雾模型
|
1
、离散相模型（
DPM
）的概念、设置及使用方法
2
、喷雾模型（
injection
）的概念、设置及使用方法
3
、二次雾化，焦炭反应和喷雾
|
|
十三、上机案例：重油雾化燃烧算例（液体燃烧）
|
1
、对一台燃用重油的燃烧器进行数值模拟
2
、介绍液滴蒸发沸腾、挥发分析出和混合燃烧等过程的模拟方法
3
、介绍离散相模型（
DPM
）和喷雾模型（
Injection
）的设置方法
4
、介绍辐射模型设置、物性设置及求解器设置方法
5
、后处理方法
|
|
十四、上机案例：煤粉锅炉燃烧过程数值模拟综合算例（固体燃烧）
|
1
、通过一个实际工程案例，对一台煤粉锅炉进行数值模拟。
2
、介绍煤粉材料属性设置，预热、挥发分析出、挥发分燃烧和焦炭燃尽等过程模拟方法
3
、介绍辐射模型设置、
prePDF
生成、物性设置及求解器设置方法
4
、污染物
NOx
生成设置及计算
5
、模拟过程中的调整改进、后处理方法等
|
|
十五、上机案例：气化反应器数值模拟综合算例（化学反应）
|
1
、通过一个实际工程案例，对一台气化反应器进行数值模拟
2
、气化反应设置
3
、混合网格的建立
4
、介绍辐射模型设置、物性设置及求解器设置方法
5
、固体壁面与气相温度场耦合
|
|
十六、专题讨论及答疑
|
专题
1
：
如何改善计算过程中的收敛性
专题
2
：
技巧：如何减少网格数量
/
如何提高网格质量
专题
3
：后处理技巧：如何将计算结果漂亮地展示出来，
动画制作及空间渲染
专题
4 : Fluent
中常见错误及处理方法
答疑
|
已完成项目及内训
课程咨询 李莉 18610507203（微信）
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