FLUENT化学反应模拟：从通用有限速度模型到非预混燃烧

"该文档是关于FLUENT软件的使用指南，涵盖了从基础操作到高级功能的多个方面，包括用户界面、网格设置、物理模型、解算器使用等。FLUENT是一款强大的流体动力学模拟工具，支持非结构网格，适用于复杂几何形状的流动问题。它提供了多种化学反应模拟方法，如通用有限速度模型、非预混和燃烧模型等，适用于不同类型的化学反应过程，如气相反应、表面反应和粒子表面反应。此外，FLUENT还支持并行处理和自适应网格技术，以提高计算效率和精度。" 在FLUENT软件中，反应模拟是通过多种方法实现的，这些方法针对不同的化学反应类型和流动条件： 1. **通用有限速度模型**：这是基于组分质量分数输运方程的解，结合用户定义的化学反应机制来模拟化学反应。反应速度通过源项出现在组分输运方程中，可以使用Arrhenius速度表达式、漩涡耗散模型或EDC模型来计算。这种方法适用于预混、部分预混和非预混燃烧情况。 2. **非预混和燃烧模型**：这种模型专门设计用于处理燃料和氧化剂未预先混合的情况，通常出现在湍流环境中。在非预混燃烧中，燃料和氧化剂在流动过程中混合并燃烧。 3. **预混和燃烧模型**：预混燃烧是指燃料和氧化剂在进入燃烧区域前已经充分混合。FLUENT提供了预混燃烧模型来模拟这种现象，尤其适用于快速燃烧过程。 4. **部分预混和燃烧模型**：介于预混和非预混燃烧之间，部分预混燃烧模型处理部分混合的燃料和氧化剂的燃烧过程。 FLUENT的用户界面是交互式的，支持用户通过菜单和宏进行定制，使得操作和结果可视化更加便捷。软件使用C语言编写，具备动态内存分配和高效数据结构，能适应多种计算环境。同时，通过client/server架构，FLUENT可以在工作站和服务器上并行运行，以提高计算效率。 在实际应用中，FLUENT的计算能力包括但不限于湍流模拟、传热模型、相变模拟和多相流模型，广泛应用于航空航天、汽车工程、能源、环境科学等多个领域。用户可以根据具体问题选择合适的物理模型和解算策略，如网格细化和解适应技术，以获得更精确的流动和热力学行为的预测。