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CFX是一款大型通用的商業(yè)CFD（流體動力學(xué)分析）軟件，能集成到ANSYS Workbench平臺，與主流CAD系統(tǒng)和ANSYS結(jié)構(gòu)力學(xué)產(chǎn)品形成雙向鏈接?？蛇M(jìn)行燃燒、多相流、化學(xué)反應(yīng)等復(fù)雜流場的仿真分析，被廣泛用于航空航天、旋轉(zhuǎn)機(jī)械、能源、汽車、電子、生物技術(shù)、水處理、防火安全、冶金、環(huán)保等領(lǐng)域。
本文通過CFX軟件對渦流燃燒器進(jìn)行內(nèi)部流場數(shù)值模擬，查看燃燒器內(nèi)的溫度分布，各種反應(yīng)物和生成物的成分分布，為燃燒器的設(shè)計(jì)及優(yōu)化提供理論依據(jù)。通過本系列指導(dǎo)教程，讀者可以學(xué)會如何運(yùn)用CFX軟件，對氣體燃燒進(jìn)行仿真模擬，為燃燒器設(shè)計(jì)提供優(yōu)化理論依據(jù)。下面就如何在CFX軟件中操作進(jìn)行詳細(xì)說明。
1 網(wǎng)格模型導(dǎo)入
燃料氣通過入口進(jìn)入燃燒器內(nèi)，主空氣入口通過螺旋葉片進(jìn)入，輔助空氣入口進(jìn)入空氣輔助燃燒，所有物質(zhì)走出口離開燃燒器，如圖1所示。
渦流燃燒器模型 放大圖片
圖1 渦流燃燒器模型
打開Workbench軟件，將Fluid Flow（CFX）模塊拖動到如圖位置，松開鼠標(biāo)，如圖2所示。
CFX模塊導(dǎo)入 放大圖片
圖2 CFX模塊導(dǎo)入 準(zhǔn)備導(dǎo)入分析模型網(wǎng)格，選擇“Mesh”，右鍵彈出對話框，選擇“Import Mesh File”，彈出對話框，選擇渦流燃燒器網(wǎng)格模型文件。
導(dǎo)入網(wǎng)格文件 放大圖片
圖3 導(dǎo)入網(wǎng)格文件
此時(shí)可看見“Imported Mesh”后面已經(jīng)打鉤，表示網(wǎng)格文件導(dǎo)入成功，再雙擊“Setup”，將網(wǎng)格模型導(dǎo)入CFX-Pre前處理模塊，在前處理模塊中將對燃燒、域、邊界條件、求解控制等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
網(wǎng)格文件導(dǎo)入成功 放大圖片
圖4 網(wǎng)格文件導(dǎo)入成功
2 燃燒混合物屬性設(shè)置
此時(shí)網(wǎng)格模型已經(jīng)成功導(dǎo)入，可按住鼠標(biāo)中間滾輪查看模型情況。先對燃燒混合物進(jìn)行設(shè)定，點(diǎn)擊新材料生成按鈕，彈出對話框，輸入名字“Air Mixture”，單擊確定。
插入燃燒混合物 放大圖片
圖5 插入燃燒混合物 彈出“Air Mixture”屬性設(shè)置對話框，在基本設(shè)定“Basic Setting”中的“Option”中選擇反應(yīng)混合物“Reacting Mixture”；在材料組“Material Group”中選擇氣體燃燒“Gas Phase Combustion”。
燃燒混合物基本屬性設(shè)置 放大圖片
圖6 燃燒混合物基本屬性設(shè)置
在“Reaction List”右邊點(diǎn)擊按鈕，彈出“Reaction List”，再點(diǎn)擊打開按鈕，彈出“Select Library Data to Import”對話框，選擇“Methane Air WD1 NO PDF”，點(diǎn)擊“ok”，燃燒材料列表已經(jīng)導(dǎo)入，再選擇“Methane Air WD1 NO PDF”，點(diǎn)擊“ok”，再點(diǎn)擊“ok”則“Air Mixture”中的基本設(shè)置“Basic Setting”設(shè)置完成，如圖所示。
反應(yīng)列表 放大圖片
圖7 反應(yīng)列表
基本設(shè)置完成 放大圖片
圖8 基本設(shè)置完成 然后設(shè)置“Air Mixture”屬性欄中的混合物特性“Mixture Properties”，選擇“Mixture Properties”選項(xiàng)卡，勾選“Mixture Properties”彈出混合物特性設(shè)置；展開燃燒輻射屬性設(shè)置“Radiation Properties”，勾選輻射折射率“Refractive index”，輻射吸收系數(shù)“Absorption Coefficient”，輻射散射系數(shù)“Scattering Coefficient”三個(gè)選項(xiàng)，按其中的值按照默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊“ok”確認(rèn)按鈕，到這里反應(yīng)混合物設(shè)置已經(jīng)全部完成。