丙烷和空气的湍流混合.docx

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丙烷和空气的湍流混合

此算例包含以下方面：

针对此相关问题建立模型

读入一个多域的DTF网格，从而建立一个CFD-FASTRAN模型

设置流体参数例如分子量等

激活湍流混合特性

设置针对湍流混合流动合适的入口边界条件

针对定常状态的混合模拟为流场设置初始条件

选择一个合适的时间积分格式并设置CFL数

模拟二维情况下丙烷注入空气流中的湍流混合流动，如下图所示：

启动CFD-FASTRAN的图形用户界面：

选择文件-打开，打开mixing.DTF文件，点击确认出现下图。

点击“OK”,计算模型的轮廓出现在可视化图形窗口中。

在可视化窗口的右侧是控制面板，选中PT选项从而设置问题类型：

选择PT栏下方的可压缩流动模块（Flow）和化学反应和混合流动模块（Chem）：

（如下图）

选择操作栏中的MO选项，在这里可以设置全局以及流动特性：

在Title栏中输入“TurbulentMixingofAirandPropane”并且在polar选项下选择

Nonaxisymmetric（非轴对称），之后点击flow设置流动特性：

气体模型下选择组分种类（Species），粘性模型下选择湍流（求解N-S方程），选择带壁面修正的K-Epsilon模型，其余设置保持默认，如下图所示：

设置Chem分栏，化学类型选择：

Mixing求解：

MixtureFractions，热特性里组分数据库保持默认设置即可（LowTemp.（300K-6000K））,参见下图

从菜单栏中选择Tools->Database,这时会弹出组分数据库管理器，在菜单栏的数据库选项中选择混合物一项（Mixtures）。

在mixing上点击右键新建混合物（也可在菜单栏中新建），在Name栏中将名称改为Mixture1，在Mixture1中添加N2（0.768）和O2（0.232）并且按照下图所示的质量分数设置（Input-MassFraction）各组分比例，设置完成后点击应用即可。

同理设置Mixture2，Mixture2只需添加C3H8，见下图：

设置完成后点击应用。

选择控制面板的BC栏设置边界条件（弹出的控制面板如下图）：

设置交界面边界条件：

在监视器窗口（左下方）中选中zone1的patch#1和patch#2，如图示：

将其边界类型设置为Interface，点击应用。

设置出口边界条件，在监视器窗口（左下方）中选中zone1的patch#4，如图示：

将其边界类型设置为Outlet，并给定出口压力值为100000N/m2，如下图：

出口边界条件的化学分栏（Chem）里的MixtureName选择原先设置的Mixture1，见下图：

设置完成后点击应用。

设置对称面边界条件，在监视器窗口（左下方）中选中zone1的patch#5和zone3的patch#2，如图示：

将其边界类型设置为对称（Symmetry），见上图。

设置zone2的入口边界条件，选中zone2的patch#1，将其设置为Inlet边界条件，这里Flow和Chem分栏的详细设置如下图：

点击应用，同理设置zone3的入口边界条件，选中zone3的patch#3，将其设置为Inlet边界条件，这里Flow和Chem分栏的详细设置如下图：

设置完成点击应用，接下来设置初始条件。

选中控制面板的IC栏设置初始条件：

在第一个下拉菜单选择“ForAllVolume”，第二个下拉菜单选择“Constant”，这里表示的意思是初始流场远场为常数，而不是一个给定的流场文件。

具体的参数设置如下:

上图表示以空气作为初始流场的气体模型，设置完毕后点击应用（Apply）。

设置下一项，选中控制面板的SC设置解的条件：

这里可以设置求解的时间和空间格式以及一些输出属性等。

如上图所示，在control分栏下第一个下拉菜单可以设置求解问题的类型：

定常或者非定常。

这里我们选择定常，并设置迭代步数、收敛标准等一些参数。

CFL数的设置如图所示。

空间格式的选择（Spatial分栏）如下图：

通量差分选择一阶Roe的FDS格式，熵修正参数设置详见下图。

其余设置保持默认即可。

选中Out栏设置解的输出：

详细参数设置如下，每100步计算输出一次结果，且结果将不断被随后的输出所替代（samefile）。

其余设置保持默认。

最后进入运行栏（Run），下拉菜单选择串行还是并行计算，设置完成后点击“StartSimulation”

并且选择“SubmitJobUnderCurrentName”将原文件备份。

在Run菜单里可以点击“ViewResiduals”来观察残差曲线（下图）。

“ViewOutput”为文字输出

最后用自带的后处理软件CFD-VIEW打开，结果显示：

最高马赫数：

0.215

最高温度：

305.9K

最低温度：

274K

此算例到此结束。