创建小火焰表

可以使用 ASCII 文件导入标准 Chemkin 格式的化学定义,然后通过 Simcenter STAR-CCM+ 直接生成小火焰表。

[小火焰模型]表生成器节点位于使用小火焰模型的物理连续体(或相)中。

要加快小火焰表生成过程,可以在并行使用多个处理器时通过 Simcenter STAR-CCM+ 生成小火焰表。

  1. 将用于创建小火焰表的化学定义导入至 Simcenter STAR-CCM+。
    1. 右键单击[物理连续体]/[相] > [小火焰模型]表生成器 > 化学定义节点,然后选择导入复杂化学定义(Chemkin 格式)。
    2. 为每个必填字段选择适当的文件。
      • 化学机制文件:包含化学反应。
      • 热力学属性文件:包含热属性详细信息。
      • 导入传输属性文件:激活传输属性文件的导入。导入此文件是可选的。
      • 传输属性文件:如果激活导入传输属性文件,选择包含组分输运属性详细信息的文件。如果在此处选择一个传输属性文件,则多组分气体 > 材料属性节点下的动力粘度节点、导热率节点和分子扩散率节点包含将方法设为小火焰表的选项。Simcenter STAR-CCM+ 将根据小火焰组分和温度计算平均分子动力粘度和导热率,并根据 1 路易斯数假设 Eqn. (86) 计算分子扩散率。
      请参见反应机制格式。
  2. 指定流体束的成分和温度,用于生成小火焰。
    确保每个流体的质量分数或摩尔分数的总和等于 1.0。
    1. 选择 [小火焰模型] 表生成器 > 流体束 > 燃料节点,然后指定燃料流的组分。如果燃料与氧化剂预混或部分预混,在此燃料流中包含正确比例的燃料和氧化剂。
    2. 选择 [小火焰模型] 表生成器 > 流体束 > 氧化剂节点,然后指定氧化剂流的组分。默认情况下,氧化剂流的成分设为空气成分。
    请参见流体束参考。
  3. 如果要创建 FGM 小火焰表,选择 [小火焰模型] 表生成器 > 反应器类型节点并设置以下选项之一:
    • 0D 点燃 — 默认值。
    • 1D 预混 — 最适用于对预混燃烧进行建模。
    请参见反应器类型。
  4. 在 [小火焰模型] 表生成器 > 参数节点下指定表参数。
    绝对压力 设置表压力。
    表格的组分 默认情况下,选择指定的燃料和氧化剂组分以及二氧化碳和水。但是,确保指定要包含在表中的任何其他组分。例如,可以添加一氧化碳用于监视排放,或者添加氢氧化物用于监视火焰锋面的位置。

    对氮氧化物排放建模时,不要选择任何氮氧化物组分进行制表。

    排放 要对氮氧化物和/或碳烟排放进行建模,分别激活热力型氮氧化物和/或碳灰矩。传输方程的氮氧化物和/或碳烟源项在生成表期间表格化。氮氧化物/碳烟的系数包含在最终表中,并作为被动标量传输。
    数值设置 在大部分情况下可以使用默认值。
    组分重量 默认过程变量组分重量定义用于一氧化碳和二氧化碳,这适用于大部分碳氢化合物燃烧模拟。
    Heat Loss Ratio Range(热损失率范围) 指定热损失率的范围。如果显示热损失率警告,可以提高小火焰表中涵盖的焓空间,或将其降低以更好地求解。

    如果模拟仅涉及热损失而不涉及热增加,可以将最小热损失率限制设为 0,将最大热损失率设为 1.0。

尝试获得小火焰表网格的独立求解时,可以细化网格分辨率(对于自适应网格表,可以减小容差;或者,对于固定表,可以增加数据点数),然后重新收敛求解,直到它停止更改为止。
  1. 如有必要,细化小火焰表维度(网格分辨率)。
    1. 展开 [小火焰模型] 表生成器 > [小火焰模型] 表节点。
    2. 选择各个维度。
    3. 根据需要为每个维度节点调整表维度属性。
    请参见表规格参考。
设置小火焰表后,生成小火焰表。
  1. 右键单击 [小火焰模型] 表生成器 > [小火焰模型] 表节点,然后选择生成库并构建表。
    生成表所需的时间因维数和细化等级而异。进度如输出窗口中所述。
    注如果内存不足,无法并行生成或导入大型表时,则使用 Open MPI 或 Intel MPI 等支持 3.1 标准的 MPI。
可以创建 XY 绘图,用于为各个变量可视化存储在小火焰表中的值。可以使用 XY 绘图来确保热损失率涵盖某些混合分数所需的整个温度范围。
  1. 要可视化存储在小火焰表中的变量值:
    1. 右键单击 [小火焰模型] 表生成器 > [小火焰模型] 表 > [小火焰模型] XY 绘图节点,然后选择新建绘图和要绘制的 [变量]。
    2. 右键单击 [小火焰模型] XY 绘图 > [变量] 节点,然后选择添加绘图的新表视图。
    3. 在选择绘图点对话框中,输入表所需的参数,然后单击确定。
    4. 要显示 XY 绘图,双击 [小火焰模型] XY 绘图 > [变量] 节点。
    如果需要,还可以更改 X 轴变量属性以显示不同的网格分辨率变量。
    例如,以下 XY 绘图显示了混合分数网格分辨率变量的导热率变量:

    注小火焰表通常包含大量表格化变量,包括组分和温度。在绘图或场景中显示变量之前,系统不会计算表格化变量的网格单元值。因此,在创建新的绘图或场景时,变量将显示为零,并且仅在迭代后才会更新。
如果需要,可以打印表条件的总结。
  1. 要打印用于生成表的表条件的总结,右键单击 [小火焰模型] 表节点,然后选择打印表总结。

    输出窗口显示用于构建表的表参数和条件的总结。

    如果某个表已存在,则无法在 GUI 中更改表条件的常数值。但是,无需先删除表便可更改表条件,方法是对条件使用全局参数而非常数值。请参见全局参数。

    对使用全局参数的表执行打印表总结操作时,如果表条件与构建表时指定的条件不同,则每次迭代时,输出窗口中都会显示警告。对于从 2510 之前的 Simcenter STAR-CCM+ 版本导入的表或使用 DARS 库构建的表,系统不会显示警告。