2. Simulatsioonitarkvara teoreetilised alused – parandatud ja täpsustatud

2.6. Leegid


Cantera kasutab erinevaid mudeleid leekide simuleerimiseks, näiteks:

  • eelsegatud ja vabalt levivad laminaarsed leegid;
  • eelsegatud leegid, mis on põletiga stabiliseeritud;
  • vastuvoolu difusioonileegid;
  • eelsegatud-sunnitud vastuvoolu leegid.

Samuti Cantera võimaldab simuleerida pinnareaktsioone, et näidata selliseid protsesse nagu keemiline sadestamine või põlemine katalüütilisel pinnal.

Seisaku reguleerimine

Programm modelleerib leeke, mis on stabiliseeritud teljesümmeetrilises seiskumisvoolus. Sellises voolus väheneb voolukiirus seiskumispunkti lähenedes nullini. Cantera kasutab seda geomeetriat, et lihtsustada arvutust: kolmemõõtmelised juhtvõrrandid taandatakse ühe mõõtmega lahendatavaks süsteemiks. See võimaldab koostada täpseid, kuid arvutuslikult efektiivseid mudeleid. Seisaku reguleerimisel kasutatakse valemeid 20, 21, 22 ja 23:

1. Jätkuvus, valem 20;

2. Radiaalne impulss, valem 21;

3. Energia, valem 22;

4. Liigid, valem 23.


\( \frac{∂ρu}{∂z}+2ρV =0, (20) \\ ρu\frac{∂V}{∂z}+ρV^2=-Λ+ \frac{∂}{∂z}(μ \frac{∂V}{∂z}), (21) \\ ρc_p u \frac{∂T}{∂z}=\frac{∂}{∂z}(λ \frac{∂T}{∂z})-∑_kj_k c_{p,k}\frac{∂T}{∂z}-∑_k h_k W_k w ̇_k, (22)\\ ρu \frac{∂Y_k}{∂z}=-\frac{∂j_k}{∂z}+W_k w ̇_k , (23) \)


kus,

ρ – tihedus;

u – aksiaalne kiirus;

v – radiaalne kiirus;

V = v/r – skaleeritud radiaalkiirus;

Λ – rõhu omaväärtus (sõltumatu z arvust);

μ – dünaamiline viskoossus;

cp – soojusmahtuvus konstantsel rõhul;

T – temperatuur;

λ – soojusjuhtivus;

Yk - massifraktsioon (k);

Jk - difuusne massivoog (k);

Cp,k –erisoojusmahtuvus (k)

hk – entalpia (k);

Wk – molekulmass (k);

w - molaarne tootmismäär, tuletis (k).