流体仿真与优化
ANSYS ENERGICO 清洁燃烧设计的预测分析工具

概述

       ANSYS ENERGICO具备将详细燃烧化学与计算流体力学进行无缝连接的能力,借助于该工具,可以在不牺牲求解复杂流体动力学精度的基础上,充分利用详细燃烧反应机理的优势。利用此工具,可以加速燃烧系统的设计,在使用详细反应机理时无需对复杂机理有深入的了解,同时可以降低验证系统设计所需的实验次数。ENERGICO可用于任意连续流动燃烧系统的化学性能模拟,几乎适用于任何燃料。 

ANSYS ENERGICO 清洁燃烧设计的预测分析工具


功能特征

化学反应机理的精确排放预测

       ENERGICO首先通过将理想化的化学反应器模型与CFD 流场进行映射,然后利用一种有效的方式考虑详细化学反应机理来模拟微量组分的生成与消耗。等效反应器网络(ERNs)允许用成组的理想搅拌反应器(PSR)和柱塞流反应器(PFR)以及其他相关流动模块来表征CFD 流场。ENERGICO 软件直接将CFD 仿真结果传递到ERN 中。在ERN 中,保留了主要的流动及回流区特征。 

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燃烧室内温度场分布(CFD 结果)

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用于等效反应器网络(ERN)的区域

准确燃烧模拟的步骤:

· 通过CGNS 文件读入CFD计算结果

· 选择详细化学反应机理求解ERN

· 使用给定的ENERGICO软件算法或者使用自定义算法自动创建ERN

· 模拟ERN,在燃烧室流场上显示ERN 结果

· 截取表征火焰阵面的特定火焰区域,进行贫燃吹熄分析(Lean Blow Off)  

       ENERGICO提供每一步操作的自动化模板,同时提供大量的配置选项,方便用户实现特定的需求。

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从CFD 中导入的几何及流场 

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 从CFD 结果中创建的反应器区域 

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CFD 与ERN 结果重叠显示

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自动创建的等效反应器网络

兼容所有的CFD软件

       ENERGICO兼容主流的商用CFD 软件,如ANSYS FLUENT, CFX 和STAR-CD。ENERGICO只要求输入标准的CGNS 文件。鉴于所有的CFD 软件都可以输出CGNS 文件, 因此可以很方便的与所有CFD 软件联合使用。 

贫燃吹熄分析(LeanBlow Off )

       ENERGICO使用论证充分的方法,即通过评估化学反应和流体流动的相对时间尺度来预测LBO何时发生。在传统不受控制的燃烧室中,燃烧受燃烧室内燃料/空气混合程度的控制,即化学反应远快于混合过程。尽管如此,当为了减少NOx 而降低火焰温度时,化学反应速率相应降低以致温度成为速率受限的主要因子,此时LBO现象会发生。 

       为了帮助设计者确定他们的系统是否会发生LBO现象, ENERGICO首先捕捉基于CFD计算结果的燃烧室流场中表征火焰阵面的特定区域,然后使用详细化学反应机理及CFD流场进行分析,用于评估局部火焰存在的可能性。

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LBO 分析中截取的火焰


相关应用

应用包括:

· 燃气轮机燃烧室

· 锅炉/火炉

· flare/ 焚烧炉 

ENERGICO的优势:

· 燃烧室排放的快速准确预测

· 火焰吹熄趋势的直接判定

· 模拟运行工况变化的影响,如燃料成分对燃烧性能的影响