基于FLUENT的灶具流动及燃烧数值模拟软件的二次开发

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近十年来,关于燃气灶的研究有了很大的进步,但是燃气灶在热效率以及污染物排放方面离国家的节能和环保要求还是有较大的差距,开发高效低污染的燃气灶成为行业发展的重要方向。然而,灶具行业的竞争非常激烈,这就要求企业不断推出新产品,并提高研发速率。采用传统的设计计算方法使得研发周期长、成本高,而且研发的成效与工程师的经验关系密切。因此,把数值模拟仿真技术引入到燃气灶的研发不仅能辅助高效低污染燃气灶的设计研发,而且还可以有效的提高研发效率,降低研发成本和风险。然而,数值仿真的基础理论学习需要有相当深厚的数理基础,模拟仿真的几何建模、网格划分以及后期的处理也需要大量时间来进行专门的培训学习,这给数值仿真的应用推广增加很大的障碍。因此,在FULENT软件基础上开发一款模拟软件,能够进行参数化建模、自动进行网格划分和设置内置边界计算条件,输出直观的流动与燃烧计算结果。这款软件具有很强的现实意义,并有着很好的应用前景。本研究与国内某大型燃气具公司合作,以其三类燃气灶为对象,基于计算流体力学理论,选取合适的燃烧、流动、传热模型,以及合适的边界条件,并在FLUENT的基础上进行二次开发。用户能够在GAMBIT中对自定义变量进行设置,对燃气灶进行参数化建模,批处理技术对几何建模能够自动完成几何建模过程。通过内置模型和边界条件,进行模拟计算,计算出所需要的效率和燃烧烟气CO的数值。软件采用Visual Studio编辑环境友好的交互界面,便于研发工程师操作运行软件。本研究根据燃气灶的热力特性,设计了七个不同的工况,来检验本软件的模拟计算结果。从实验与模拟结果的对比上看,软件能够非常好地预报出燃气灶的热工特性,能够很好地为燃气灶工程师研发燃气灶提供方案选择,并分析研发过程中的问题。
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