一种火焰仿真模拟方法技术

本发明专利技术提供一种火焰仿真模拟方法，包括如下步骤：计算化学当量混合分数，所述化学当量混合分数计算公式为：

A method of flame simulation

【技术实现步骤摘要】
一种火焰仿真模拟方法
本专利技术涉及仿真模拟领域，尤其涉及一种火焰仿真模拟方法。
技术介绍
火焰形状对燃烧类项目是一个重点更是一个难点，其能否进行准确的提取直接关系到项目的成败。火焰形状一般采用仿真模拟软件进行提取。相关技术中，火焰形状提取方法是将燃烧火焰的最高温度的轮廓面近似作为火焰的形状，该种提取方法只是近似处理并没有相应的理论支持，提取出来的火焰形状与实际火焰形状相比有较大的误差。因此，实有必要提供一种新的火焰仿真模拟方法解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述技术问题，提供一种误差较小的火焰仿真模拟方法。为了实现上述目的，本专利技术提供一种火焰仿真模拟方法，包括如下步骤：计算化学当量混合分数，所述化学当量混合分数计算公式为：其中，Ma为燃烧反应中燃料的总摩尔质量；M0为燃烧反应中燃料与空气的总摩尔质量；将所述化学当量混合分数作为火焰仿真模型软件中等面值的输入数据，得到火焰仿真模型；根据所述火焰仿真模型，得到火焰的特征信息，所述特征信息包括火焰面、火焰长度及火焰直径，其中所述火焰面为燃料与空气处于化学当量比处的混合分数等值线，所述火焰长度为喷口到所述火焰面的距离，所述火焰直径为包含整个火焰的圆柱体的直径。优选的，所述火焰仿真模型为StarCCM+软件或FLUENT软件。与相关技术相比，本专利技术提供的火焰仿真模拟方法通过火焰面位置的理论计算与数值仿真软件相结合的方式成功地对火焰形状进行了仿真模拟，通过提取到的火焰形状可以得到不同工况下火焰的特征(比如火焰长度、直径)，为各类燃烧项目尤其是燃烧器开发类项目的结构优化提供了新的方法，有效的解决了燃烧类项目采用传统的开发方法存在的开发时间长、费用高、污染大等缺点，并且火焰形状误差较小。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1为本专利技术提供的一种火焰仿真模拟方法的流程图；图2(a)为相关技术火焰仿真模型中的温度分布图；图2(b)为相关技术火焰仿真模型中火焰形状仿真图；图3为本实施方式火焰仿真模型中火焰形状仿真图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术提供一种火焰仿真模拟方法，包括如下步骤：S1：计算化学当量混合分数，所述化学当量混合分数计算公式为：其中，Ma为燃烧反应中燃料的总摩尔质量；M0为燃烧反应中燃料与空气的总摩尔质量。在本实施方式中，以C12H23的燃烧为例，C12H23与空气处于化学当量比时，即C12H23与空气刚好完全反应时，其化学反应表达式如下：其中(O2+3.76N2)表示空气，由于空气中O2含量为21％，N2含量为79％，N2与O2的含量比为3.76，以(O2+3.76N2)可以作为空气的表达式。C12H23燃烧过程的化学当量混合分数为：S2：将所述化学当量混合分数作为火焰仿真模型软件中等面值的输入数据，得到火焰仿真模型。所述火焰仿真模型软件为StarCCM+软件或FLUENT软件，具体的，在本实施方式中，所述火焰仿真模型为StarCCM+软件。StarCCM+软件的具体使用过程为：打开等值面窗口，将当量混合分数值设置为0.06413，并生成火焰。S3：根据所述火焰仿真模型，得到火焰的特征信息，所述特征信息包括火焰面、火焰长度及火焰直径，其中所述火焰面为燃料与空气处于化学当量比处的混合分数等值线，所述火焰长度为喷口到所述火焰面的距离，所述火焰直径为包含整个火焰的圆柱体的直径。请结合参阅图2(a)及图2(b)，图2(a)为相关技术火焰仿真模型中的温度分布图，图2(b)为相关技术火焰仿真模型中火焰形状仿真图；结合比较图2(a)及图2(b)可以看出，火焰温度最高点的轮廓线与火焰形状存在较大的差异，采用火焰温度最高点的轮廓线作为火焰形状，对后续其他项目的开发存在较大的影响。请参阅图3，图3为本实施方式火焰仿真模型中火焰形状仿真图；由图3可以看出，化学当量比处的混合分数等值线与火焰形状基本重合，差异较小，即在本专利技术的技术方案中，采用化学当量比处的混合分数等值面作为火焰面，能够较好的还原火焰形状，得到的火焰仿真模型可以应用于后续其他项目的开发。与相关技术相比，本专利技术提供的火焰仿真模拟方法通过火焰面位置的理论计算与数值仿真软件相结合的方式成功地对火焰形状进行了仿真模拟，通过提取到的火焰形状可以得到不同工况下火焰的特征(比如火焰长度、直径)，为各类燃烧项目尤其是燃烧器开发类项目的结构优化提供了新的方法，有效的解决了燃烧类项目采用传统的开发方法存在的开发时间长、费用高、污染大等缺点，并且火焰形状误差较小。以上所述的仅是本专利技术的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种火焰仿真模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：/n计算化学当量混合分数，所述化学当量混合分数计算公式为：

【技术特征摘要】
1.一种火焰仿真模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：
计算化学当量混合分数，所述化学当量混合分数计算公式为：其中，Ma为燃烧反应中燃料的总摩尔质量；M0为燃烧反应中燃料与空气的总摩尔质量；
将所述化学当量混合分数作为火焰仿真模型软件中等面值的输入数据，得到火焰仿真模型；
根据所述火焰仿真模型，得到火焰的特征信...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡靖，杨汉键，何祥华，
申请(专利权)人：怀化学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43