Горение в CFD.

[Bonusfrag 104]

ну собственно, я высказал ощущения,

ты высказал ощущения,

а как оно там на самом деле?...

Можно гадать, можно устроить опрос,

а можно к 3,09 выпустить дополнительный документ по горению (чтоб бросился в глаза),

где эти вопросы закрыть, константы опубликовать.

а по ВТИ - в тезисах не указано, какое топливо они смотрели,

но скорее это должен был быть природный газ,

а дефолтовые константы, скорее всего, про пропан-бутан (судя по недавно присланному мне документу)...

[a_schelyaev 370]

где эти вопросы закрыть, константы опубликовать.

Это большая фундаментальная работа, которую наше крошечное ООО просто не потянет.

Поэтому именно в данном вопросе и имеем то, что имеем.

а дефолтовые константы, скорее всего, про пропан-бутан (судя по недавно присланному мне документу)...

Ибо это 70% задач горения в нашей стране. В старой версии еще были настройки по углю.

[Bonusfrag 104]

Это большая фундаментальная работа, которую наше крошечное ООО просто не потянет.

Поэтому именно в данном вопросе и имеем то, что имеем.

ну тут надо различать работу и публикование того, что есть.

в ваших же публикациях есть и метан, и пропан, и водород, т.е. опробованные константы есть.

Хотябы их опубликовать с минимальными комментариями / ссылками - уже закроется 99% задач,

+ это позволит людям задаться вопросом "а какая константа должна быть для их реакции?"

[a_schelyaev 370]

ну тут надо различать работу и публикование того, что есть.

в ваших же публикациях есть и метан, и пропан, и водород, т.е. опробованные константы есть.

Хотябы их опубликовать с минимальными комментариями / ссылками - уже закроется 99% задач,

+ это позволит людям задаться вопросом "а какая константа должна быть для их реакции?"

Чтобы это узнать есть техническая поддержка. Все "погорельцы" у нас на особом счету.

Публикации не есть для нас путь общения с пользователями.

[dimaZ 1]

литературы полно. плохо ищете =)

вот, например, свежачок:

Vladimir Sabelnikov and Christer Fureby

LES combustion modeling for high Re flames using a multi-phase analogy

Combustion and Flame 160 (2013) 83–96

если не найдете, скиньте мыло - пришлю =)

[a_schelyaev 370]

Первый же поиск <noindex>выдал</noindex>

[Bonusfrag 104]

литературы полно. плохо ищете =)

скажем так - ищу я нормально и нашел 8 статей, в которых в явном виде прописаны константы для упрощенного подхода.

вот только константы разные для вроде бы одних и тех же реакций...

так что надо теперь будет спокойно разобраться, сделать из них себе некую сводную табличку.

За ссылку спасибо - посмотрю с работы. Но по абстракту с sciencedirect кажется, что там будет двухстадийная реакция.

С Владимиром знаком лично, и сомневаюсь, что у него в работе будет совсем примитивная химия...

Первый же поиск <noindex>выдал</noindex>

ну по готовому-то названию понятно, что легко найти статью.

и совсем другое - выйти на эту статью по "activation energy" или чему-то подобному

[Bonusfrag 104]

Распиши свои реакции и шли сам знаешь кому

Текущие ограничения условные, т.к. текущие пользователи большего не просят.

Собственно, посмотрел эту статью Сабельникова:

три стадии:

CH4 + 1.5O2 -> CO + 2H2O

CO + 0.5O2 -> CO2

O2 + N2 -> 2NO

Для каждой аккуратно прописаны константы, использованные в моделировании.

Это, собственно, тот случай, который интересен мне и большинству других погорельцев:

слева: топливо + O2 + N2

справа: CO CO2 NO H2O

dimaZ, еще раз спасибо за подсказку. пригодится статья.

[HFL 34]

Вообще, буду очень признателен за наборы констант: энергия активации Ea + предэкспоненциальный множитель A для нескольких распространенных реакций: Метан + воздух, Пропан-Бутан + воздух, Водород + воздух.

<noindex>http://www.me.berkeley.edu/gri_mech/data/frames.html</noindex> (внимательнее с единицами измерения)

Еще кой-какие константы реакций есть в туториале от OpenFOAM (в формате CHEMKIN-II)

(./tutorials/combustion/chemFoam/gri/chemkin)

[dimaZ 1]

да, и еще одно. обращайте внимание на размерность констант!!!

есть мехаизмы, где все в системе SI, а есть - где нет, например , в chemkin =)

удачи!!!

[BadArtem 9]

Посмотрел я этот туториал.

Мягко говоря, вызывает вопросы. Жёстче говоря, написан бред - выбросить его и использовать туториал CFX.

Претензии следующие:

Геометрия:

1) нет никакой необходимости делать шар в расчётной области, чтобы задать там температуру для воспламенения смеси.

2) Для этого можно использовать:

-точечный источник энергии, если исследуется диффузионнное горение (его потом отключаем в процессе расчёта)

-начальное приближение с высокой (2000К) температурой в зоне где должно гореть, в случае заранее перемешанной топливной смеси.

Химическая реакция:

1) В CFX есть библиотека химических реакций. Константы для них взяты не с потолка, а из серьёзных источников например "Lawrence Livermore National Laboratory". Зачем надо было лепить свои данные - непонятно.

2) Автор этого туториала не слишком здорово разбирается в базовых вещах, например что такое "порядок реакции". Он задаёт их для CH4 = 1, а для O2 =2, ориентируясь на стехиометрический коэффициент. Это неправильно. Для брутто-реакции, которая является радикальным упрощением многостадийной химической реакции порядок реакции для каждого вещества часто оказывается дробным.

В CFX например для CH4=-0.3 для O2=1.3

3) С температурой 1500 та же беда: это beta - is the temperature exponent в уравнении Аррениуса

Обычно эта величина находится в диапазоне +-10 (часто равна нулю). В любом случае - не 1500!

Техника дела:

1) Оригинально заданы настройки для горения: вместо одного вещества - реагирующей смеси, напрямую задаются вещества входящие в реакцию. CFX в этом случае будет решать уравнения для многофазной смеси (появляются вкладки настройки Fluid Pair Models, коэффициент поверхностного натяжения и т.п.). Прямое следствие этого - в граничных условиях приходится задавать Volume fraction, вместо привычной Mass fraction.

2) Эти настройки не позволяют включить стандартные модели горения, имеющиеся в CFX.

В общем, Make me unsee it! Чего и вам желаю.

С уважением, Артём Бадерников

Westbrook_and_Dryer.pdf

[Bonusfrag 104]

3) С температурой 1500 та же беда: это beta - is the temperature exponent в уравнении Аррениуса

Обычно эта величина находится в диапазоне +-10 (часто равна нулю). В любом случае - не 1500!

вот это не понял.

T это что в д.с.? Очевидно, что это не та Т, которая там выделена красным цветом.

Красным цветом выделена T, от которой зависит скорость реакции, т.е. за счет той красной Т скорость становится f(T).

Тогда для работы реакции не хватает температуры воспламенения, но для температуры воспламенения 1500 очень много.

Но и 0 было бы крайне мало.

[BadArtem 9]

В уравнение Аррениуса подставляется локальная температура, вычисленная в процессе расчёта.

Соответственно нет необходимости задавать эту температуру в настройках для формулы.

Посмотрите вложенный файл - в формулах перечислены три основные константы для реакции:

- А - предэкспоненциальный коэффициент

- E - энергия активации

- beta - показатель степени при температуре.

Насчёт скорости реакции: как правило (конечно, далеко не всегда!) скорость реакции намного выше скорости смешивания. Это позволяет использовать принцип смешалось=сгорело. Из этого принципа мы получаем кучу разных моделей - от EDM до flamelet.

В EDM например совсем не используется уравнение Аррениуса - скорость реакции зависит в основном от соотношения e/k.

Upd: Насчёт много или мало beta=0. Посмотрите статью Westbrook and Dryer - там показатель beta=0. Возьмите любой кинетический механизм (например GRI-Mech 3.0) - посмотрите константы реакций.

Изменено 28 апреля 2013 пользователем BadArtem

[Bonusfrag 104]

т.е. Temperature exp, которую в примере задали 1500, это степень при температуре??

да, все источники, которые я видел - в них степень при температуре = 0.

[BadArtem 9]

"т.е. Temperature exp, которую в примере задали 1500, это степень при температуре??"

Верно.

[Nikdun 1]

Уважаемые коллеги. В ANSYS CFX процесс горения задается с помощью реакций, например окисления WD1,WD2 и прочие. в уравнении реакции используется уравнение Аррениуса: задается реагирующие компоненты,предэкспонентный фактор, энергия активации. Как связаны уравнение Аррениуса и теплота сгорания ? Если через уравнение Эванса-Поляни-Семенова, то не хватает данных в стандартных библиотеках. Возможно ли задание горения с помощью теплоты сгорания компонентов топлива ?. Для инженеров, не токмо науки для.

 

[HFL 34]

 

Уважаемые коллеги. В ANSYS CFX процесс горения задается с помощью реакций, например окисления WD1,WD2 и прочие. в уравнении реакции используется уравнение Аррениуса: задается реагирующие компоненты,предэкспонентный фактор, энергия активации. Как связаны уравнение Аррениуса и теплота сгорания ? Если через уравнение Эванса-Поляни-Семенова, то не хватает данных в стандартных библиотеках. Возможно ли задание горения с помощью теплоты сгорания компонентов топлива ?. Для инженеров, не токмо науки для.

 

А что вы хотите получить из БЭП ? Энергию активации ?

 

PS: для инженеров достаточно модели Шваба-Зельдовича

 

[Bonusfrag 104]

 

Как связаны уравнение Аррениуса и теплота сгорания ?

 

Теплота сгорания - это сколько выделилось, если фиксированное количество сгорело (грубо). 

А количество можно определить по Аррениусу.

 

Возможно ли задание горения с помощью теплоты сгорания компонентов топлива ?

 

Вам что надо сделать?

Надо понимать, что Аррениус нужен, чтоб вычислить сколько сгорело. Насколько я представляю, теплотой пользуются, только если сгорело всё, или знают полноту сгорания.

 Т.е. когда не интересуют локальные характеристики.

[HFL 34]

 

 

Как связаны уравнение Аррениуса и теплота сгорания ?

 

Теплота сгорания - это сколько выделилось, если фиксированное количество сгорело (грубо). 

А количество можно определить по Аррениусу.

 

Возможно ли задание горения с помощью теплоты сгорания компонентов топлива ?

 

Вам что надо сделать?

Надо понимать, что Аррениус нужен, чтоб вычислить сколько сгорело. Насколько я представляю, теплотой пользуются, только если сгорело всё, или знают полноту сгорания.

 Т.е. когда не интересуют локальные характеристики.

 

Речь идет о том что из эмпирического правила Белла-Эванса-Поляни (БЭП) с некоторой точностью можно получить энергию активации для уравнения Аррениуса.   В это соотношение как раз входит тепловой эффект реакции. Просто из вопроса не понятно что из чего нужно посчитать, энергию активации по тепловому эффекту или наоборот. Вот наоборот бы я не стал из за очень низкой точность и критичности ошибки.

[Nikdun 1]

Вопрос вот в чем. Иногда, для оценки правильности расчета, полезно вручную, грубо прикинуть по уравнению теплового баланса. Теплоемкости, расходы, теплота сгорания, температуры.Вообще то, так считали до ANSYSа, по справочникам.  Хотелось бы сравнить конечные результаты, хотя больше интересуют промежуточные, с которыми без  ANSYSа почти никак.Для этого и хотелось найти теплоту сгорания в характеристиках реагентов используемых ANSYSом.

Изменено 21 ноября 2013 пользователем Nikdun