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(shí)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(shí)若有點(diǎn)火源存在,就可能釀成燃燒、爆炸災(zāi)害,造成嚴(yán)重的財(cái)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(gè)容器內(nèi)壓力在任何時(shí)刻都均勻分布,沒有考慮流體動(dòng)力學(xué)方程,也沒有考慮化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)問題。

隨著計(jì)算機(jī)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(jì)算,獲得了不同時(shí)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(duì)于實(shí)驗(yàn)研究,數(shù)值模擬具有研究成本低、周期短、無實(shí)驗(yàn)儀器干擾,能獲得完整的數(shù)據(jù),能將計(jì)算情況在計(jì)算機(jī)屏幕形象地再現(xiàn)等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。

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(jī)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(diǎn)火點(diǎn)溫度(或使用點(diǎn)火模型)

實(shí)例計(jì)算結(jié)果

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

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