Течение газа в инжекционной горелке

[Slipkorn 0]

Добрый день, Коллеги.

Раньше как-то не подталкивала меня рабочая необходимость к изучению flow simulation в sw. А сейчас такая необходимость встала передо мною

Так вот. Немного вводной инфы:

Мне необходимо было рассчитать и смоделировать инжекционную газовую горелку низкого давления. Горелка предназначена для работы на пропан-бутановой смеси (соотношение: 40/60) в газовом гриле. Не без трудов (т.к. в литературе, которую я смог раскопать куча опечаток, подставлены не те значения в формулы или вообще сам ответ в "примере решения" не верно записан и т.п.), но рассчитать параметры я смог. у меня появились давление газа на выходе из сопла, скорости газовоздушной смеси, расход и геометрические параметры самой горелки, естественно.

Еще немного вводной инфы о принципе работы горелки:

Горелка состоит из нескольких частей: сопло - из него на большой скорости вытекает газовая смесь, которая увлекает за собой окружающий воздух (первичный воздух); конфузор - в который втекает газ и засасывается первичный воздух; горловина - в ней происходит смешение газовой смеси с воздухом и увеличение скорости газовоздушной смеси; диффузор - здесь смешение заканчивается, поток начинает стабилизироваться; коллектор - сюда поступает готовая газовоздушная смесь; огневые отверстия - через них вытекает газовоздушная смесь и поджигается, здесь же она получает вторичный воздух для качественного сгорания.

Задача:

необходимо смоделировать процесс вытекания газовой смеси из сопла с инжекцией воздуха из окружающей среды для создания газовоздушной смеси и ее выхода через огневые отверстия. В интернете довольно много материалов по симуляции в солиде, даже видео про сопло лаваля. Но там нет инжекции первичного воздуха, а для меня это крайне важно. В результате мне нужно будет свериться с расчетным давлением, скоростью на разных участках горелки и энергией газовоздушной смеси.

Трудности с которыми я столкнулся при собственных попытках смоделировать процесс (вам,  товарищи, это скорее всего будет не интересно либо просто сможете "поугорать" надо мною): 

При  создании закрытой системы я смог посмотреть течение газа в горелке и выход через огневые отверстия но там не участвовало сопло (а оно находится на определенном расстоянии от горловины) и инжекция воздуха из вне. При попытке создать открытую систему у меня газ не выходил из огневых отверстий, а просто врезался в крайнюю стенку горелки. В итоге я так и не смог разобраться с настройками для корректной симуляции.

Пожелания:

Если кто-то сможет помочь с настройкой, то заведомо попрошу описать процесс, по возможности, поподробнее. Т.к. на данном этапе конструкторской деятельности опыта работы с флоу симуляторами и газами еще не было. 

Спасибо!

[Jesse 960]

10.03.2023 в 11:43, Slipkorn сказал:

еобходимо смоделировать процесс вытекания газовой смеси из сопла с инжекцией воздуха из окружающей среды для создания газовоздушной смеси и ее выхода через огневые отверстия.

насчет газовой смеси: именно сам процесс смешения двух разнородных флюидов в SW Flow не поддерживается

 

10.03.2023 в 11:43, Slipkorn сказал:

идео про сопло лаваля

Кстати  говоря, а зачем оно в вашей конструкции? У вас чё, реальный сверхзвук? Ну тогда надо учесть сжимаемость (даже если скорость составляет лишь 0,3*Маха). В SW Flow если не изменяет память, дефолтные сжимаемые среды в библиотечке только вода. То есть даже для обычного воздуха (и тем более для вашей смеси) придётся искать или подбирать коэффы самому

 

10.03.2023 в 11:43, Slipkorn сказал:

При  создании закрытой системы я смог посмотреть течение газа в горелке и выход через огневые отверстия но там не участвовало сопло (а оно находится на определенном расстоянии от горловины) и инжекция воздуха из вне. При попытке создать открытую систему у меня газ не выходил из огневых отверстий, а просто врезался в крайнюю стенку горелки. В итоге я так и не смог разобраться с настройками для корректной симуляции.

решайте внешнюю задачу: если у вас где-то есть открытая часть, то внутреннюю вы никак не решите - для неё нужен только замкнутый объём.

з.ы.: а для чего вам вот эта вот левая часть, до конфузора? считайте внутреннюю задачу (начиная с конфурзора). Поставьте заглушки на входе и выходах, граничные условия: расход или скорость на входе, атмосферное давл-е на выходе. Стационарная поставнока, сжимаемость.

[Slipkorn 0]

40 минут назад, Jesse сказал:

насчет газовой смеси: именно сам процесс смешения двух разнородных флюидов в SW Flow не поддерживается

 

Кстати  говоря, а зачем оно в вашей конструкции? У вас чё, реальный сверхзвук? Ну тогда надо учесть сжимаемость (даже если скорость составляет лишь 0,3*Маха). В SW Flow если не изменяет память, дефолтные сжимаемые среды в библиотечке только вода. То есть даже для обычного воздуха (и тем более для вашей смеси) придётся искать или подбирать коэффы самому

 

решайте внешнюю задачу: если у вас где-то есть открытая часть, то внутреннюю вы никак не решите - для неё нужен только замкнутый объём.

з.ы.: а для чего вам вот эта вот левая часть, до конфузора? считайте внутреннюю задачу (начиная с конфурзора). Поставьте заглушки на входе и выходах, граничные условия: расход или скорость на входе, атмосферное давл-е на выходе. Стационарная поставнока, сжимаемость.

Добрый день.

сопло лаваля мне не нужно. Просто его форма и назначение схожи с конструкцией и назначением элементов горелки.

Суть исследования в том, чтобы увидеть давление, скорость и расход смеси, когда она выходит из огневых отверстий. Плюс увидеть количество воздуха, засасываемое смесью в горелку и как изменяется скорость смеси при подсосе воздуха и смешения с ним.

В левой части в эксперименте участвует только сопло и регулировочная втулка (для регулировки подсоса первичного воздуха). Я хочу в процессе эксперимента манипулировать расстоянием от края сопла до горловины и открытием-закрытием втулки для подсоса первичного воздуха.

Если решать закрытую задачу, то мне нужно вводить скорость на входе в конфузов, расход. У меня есть только скорость на выходе из сопла и расчетный расход, который я как раз и хотел бы проверить.

В самом эксперименте левой части модели нет, там только сопло и регулировочная втулка. Здесь просто представлен скрин из модели для сборки.

 

[Foksmen 16]

Поле давления в расчётной области попробуйте посмотреть