燃烧的数值模拟专题

燃烧的数值模拟专题[转自江苏省内燃机学会论坛]

内燃机等应用专业的人从事燃烧数值模拟研究的痛苦、挣扎与解脱

内燃机等应用专业的人从事燃烧数值模拟研究有巨大的痛苦，不象上世纪80年代和90年代处，只要拥有程序或软件，加上会使用，能够反复出论文，让人羡慕。之后，情况发生了很大变化，各种相关程序或软件层出不穷，程序或软件来源渠道广泛，燃烧数值模拟不再具有垄断性，从事实验研究的人也可以用用相关软件，纯粹进行燃烧数值模拟的人发论文越来越难，尤其是高水平论文，“程序等是别人的，你的贡献在那里？有无实验验证，。。。”等魔咒始终笼罩着你。由于内燃机等应用专业的人大多不是正宗流体动力学或相关应用数学等专业出身，改程序或推出程序（作出创新性贡献）谈何容易，我们陷入了痛苦和挣扎。

数年前，当数值模拟的人还有些吃香的时候，我对我的学生说过，你只能用现有软件去算工程上的一些算例，如不尽快开发自已有特色的东西，吃饭饭碗难保，现在这种观点逐步成为现实。

我做过多年KIV A，可以说非常熟悉它，对KIV A进行过大量改造，由于KIV A的复杂性，一动百动，每次改造都化费了大量心血，但产出甚少。

是否是内燃机等应用专业的人不适合从事纯粹的燃烧数值模拟研究？其实，内燃机等应用专业的人有其知识面宽广等优点，我现在的观点是，如果你用某一软件或对一程序进行艰苦的努力，仍不能取得成果上的很好回报，放弃它，人生苦短，我们需要重新定位，如果仍坚定数值模拟方向，是否需要在有关燃烧数值模拟这样一个越来越大的领域中找到自已的一席之地，吃碗“安心饭”，趁年轻时找到它，我等已老矣！

个人意见，仅供参考！

中国科技大学火灾科学国家重点实验室

蒋勇

大家好！

有同学问：

"蒋老师，看了您的这么多帖子，我感觉似乎我们学内燃机的，要想采用某种软件模拟缸内的燃烧过程，特别是想利用chemkin来模拟缸内的燃烧，好像是行不通的，因为两种燃烧的最基本类型就不是一样的，chemkin是零维的，而缸内无疑是多维的，还有燃烧速率的问题。那么，我们要想利用chemkin在柴油机上做点文章，该如何下手呢？毕竟进行小火焰的模拟不是我们的主业。期待蒋老师的解答，谢谢。"

回答：

【1】内燃机燃烧本质上是多维湍流燃烧，但内燃机燃烧数值模拟有零维模拟、准维模拟和多维模拟，不同模拟方式获得的信息不一样，比如零维模拟不可能研究湍流脉动、结构等等对燃烧的影响，但它可以重点研究化学反应动力学等方面的问题，这样当然可以采用CHEMKIN软件，但模拟结果的适用范围要注意，比如你获得了NOX排放，你要注意，这个NOX数据是在某个压力和温度下获得的，是均质层流燃烧背景，但往往够用了，这样的话，你当然不再需要多维计算。再举个例子，如果你对缸内的“VORTEX SHEDDING”等现象感兴趣，二维模拟都不行，你只能进行三维模拟。非常重要的是：研究目标取决于研究手段。

【2】湍流燃烧模型问题。小火焰是湍流燃烧模型的一种。如果你要进行缸内多维燃烧模拟，湍流燃烧模型你就回避不了，如果你采用FLUENT、STAR-CD、PHOENICS等商用软件，你当然可以根据需要，选取里面合适的湍流燃烧模型；如果你要开发相应程序，必须考虑湍

流燃烧模型问题。

【3】燃烧数值模拟研究问题。燃烧学界包括内燃机专业，不能认为小火焰等模型问题与我们无关，只要你搞燃烧数值模拟，它们就是你的主业，这方面我深有教训。我以为，软件应用不等同于进行燃烧数值模拟研究，同时，不能对湍流问题和湍流燃烧问题的进行深入学习和理解，对内燃机燃烧数值模拟也不太可能作到高水平。确实，燃烧数值模拟研究者非常辛苦。

中国科技大学

蒋勇

一名老校友的有关内燃机燃烧过程一名老校友的有关内燃

机燃烧数值模拟研究的一点想法

看了一下本论坛，觉得办得很好，作为江大内燃机老校友，提几个问题，供大家讨论和批

判：

【1】内燃机燃烧过程是湍流燃烧，而湍流燃烧理论和数值模拟的核心困难和问题在哪里。【2】目前商用和通用软件很多，如FLUENT,STAR-CD,CHEMKIN,KIVA等，这些商用和通用软件中的算法和模型并不是目前国际上先进的东西，如果要用这些商用和通用软件，其重点是否应放在对未知或仍不清楚的现象的计算上，而不是对一般现象的重复研究上。【3】目前国际上相应的先进算法和模型有哪些，研究中是否需要实现这些前沿技术，用它或商用（通用软件）来计算同一问题，结论会不会不同。

中国科技大学火灾科学国家重点实验室蒋勇

谈谈多维燃烧计算程序与CHEMKIN的耦合

大家好！

我这里所说的多维燃烧计算程序通称“KIV A”、"FIRE"，等软件。

有许多同学希望计算生物柴油等，所以关心多维燃烧计算程序与CHEMKIN的耦合，其实，我记得在我发过的一个帖子中解释了该问题，为清楚起见，现重新解释如下：

有同学问：“将其动力学文件CHEM.INP、热物性文件THERM.DAT、和输运文件TRAN.DAT“整合”成一个文件然后在“多维燃烧计算程序”中进行计算，不知道这样理解是否

正确？

回答：很不全面。要理解它，要首先知道：CHEMKIN中的燃烧速率计算并没有考虑湍流脉动对燃烧速率的影响，而内燃机中的燃烧无疑是湍流燃烧。所以，如果单纯（或直接）调

用CHEMKIN中的某模块或函数来计算燃烧速率，肯定有问题，除非你的计算网格和时间步长极小，类似直接数值模拟，但需要超级计算机。

所以，你必须面对湍流燃烧模型，现在的湍流燃烧模型很多，你可以选取，在确定湍流燃烧模型后，要编程，编程时可以调用CHEMKIN中的库函数或模块，来实现湍流燃烧功能。举个例子，内燃机中的湍流燃烧计算类似盖楼，CHEMKIN中提供了大量的建筑材料，你必须根据设计（某个湍流燃烧模型），将建筑材料有机地排列好。

顺便说一句，有同学问：湍流燃烧模型应该怎样选择？

这个问题太大，由于不同湍流燃烧模型的特点、应用场合不同，没有统一的答案。

中国科技大学

蒋勇

耦合燃料复杂机理的燃烧模拟

有同学问，我在前些天所说的“内燃机缸内燃烧的Reynolds数较高，模拟计算的量很大，对硬件要求极高”，而有论文的计算采用了几千步的反应机理，为什么能计算呢？非常高兴能

提出问题，现解答如下：

要注意，这些论文一般采用了纯粹的CHEMKIN来计算，维数为零维或一维，并且是层流燃烧计算。我前些天所指的是针对缸内的多维湍流燃烧计算，并且是采用直接模拟或大涡模拟。对于均质各向同性三维非定常的湍流燃烧直接模拟，通过严格的理论分析，所需的计算网格是Reynolds数的3次方，大涡模拟的要求稍低，但其计算量也是十分巨大。但采用RANS方法进行计算，如KIV A，则计算量可大大降低。如果要进行耦合燃料复杂机理的多维湍流燃烧模拟，即使是RANS方法，其计算量也很大，主要原因是：各基元反应的反应特征时间相差巨大（除了氢气等非常简单的燃料），再加上湍流-化学之间的刚性问题。目前已有的一些论文称，进行了耦合燃料复杂机理的多维湍流燃烧模拟，并且仅使用了一般高性能微机，我个人认为，计算结果值得怀疑，因为背离了严格的理论分析结论。说到这里，顺便提及，没有较为坚实的理论和较为深入的对相关机理的认识，搞好工程应用，也

是有难度的。

个人观点，仅供参考！

中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室

蒋勇

我们需要做点什么？

首先非常感谢论坛给我设了专区，我理解是对老校友的偏爱！

许多师弟师妹正在做或打算做内燃机缸内燃烧数值模拟，你回避不了的问题是，“需要做点什么方面的研究？”，既然回避不掉，不如静下心来再想想。

做研究就要出成果，无论是高质量的SCI. Ei.论文或发明专利，搞数值模拟出专利很难，我们不去谈它，但高质量的SCI. Ei.论文还是需要的，不管你对此有无看法，可能还得按此

去做，让你去搞科研评价体系，你也难办。

到底如何做内燃机数值模拟？我们不仿从高水平期刊的审稿人的角度去分析，无外乎，【1】是否使用了前沿技术；【2】是否发展了相关模型；【3】计算对象是否还是目前不明确的现象。如果你三者都不沾边，无法获得好的评价，因此，有的同学很辛苦地算来算去，

程序改来改去，收获不大。

举个例子，许多师弟师妹很想作大涡模拟，想将某个大型程序改成能作大涡模拟，我可以预料，你化很多精力和时间也未必能真正进入“大涡模拟的天堂”。为什么不写一个简洁的程序去研究大涡模拟呢？其实国内外许多进行大涡模拟非常有造诣的“大家”在研究简单的槽道流动（纯流动问题，边界简单，网格不动）的大涡模拟，由于回避了燃烧、动边界，复杂边界，柱坐标，等等问题，他们的注意力可以集中于核心的动力学大涡模型、求解策略等的发展上，这样的研究成果具有高水平，对大涡模拟技术的发展具有引领作用，发展

出的模型或方法当然可以应用于内燃机研究。

个人观点，仅供参考！

中国科技大学

蒋勇

内燃机燃烧数值模拟与“泛燃烧”数值模拟

师弟师妹们好!

有些天没有和大家交流了。这里的“泛燃烧”是我造出来的词，我这里的“泛燃烧”笼统地指预混燃烧、扩散燃烧和部分预混燃烧。在和内燃机专业从事数值模拟的校友们交流时，发现大家总体比较重视应用，即数值模拟在内燃机中的应用，这很好，但恕我直言，对“泛燃烧”数值模拟的核心问题重视不够。其实，内燃机燃烧也好、锅炉内燃烧也好、等等，它们的共性就是“泛燃烧”，而“个性”对于燃烧数值模拟的人来说，只是由于初始和边界条件不同造成的，这也是FLUENT、STAR-CD、PHOENICS等程序可以成为通用软件的原因。我个人认为，对于研究者来说，共性问题的研究更加重要。由于FLUENT、STAR-CD、

PHOENICS等程序需要考虑通用性等等原因，其中的燃烧等模型或方法并非目前前沿技术，这给了大家充分的空间去研究，燃烧数值模拟有许多点值得关注。

个人意见，仅供参考！

中国科技大学

蒋勇

"穷人"做燃烧数值模拟研究

可能由于是老校友的原因，在本论坛上发的几个贴子得到了老校友和师弟师妹们的一点共

鸣，非常感谢！也想和大家能够经常交流。

许多人认为，只要有台计算机就可以作燃烧数值模拟，这在很早前或许是对的。但目前燃烧数值模拟越来越变成“富人和贵族的运动”，大家都知道直接数值模拟和大涡模拟是目前的先进技术，但一个简单的、中等Reynolds数、真正意义上的、简单燃料甲烷4步反应的三维射流火焰的直接数值模拟和大涡模拟，实际上需要数百CPU的并行计算机，进行数月的计算（见有关高端文献）。我曾经作过二维单步反应，Reynolds数仅为1500的射流火焰直接数值模拟，使用8-CPU并行计算机，一轮的计算时间为2个月左右。由于内燃机缸内燃烧的Reynolds数较高，要进行直接数值模拟和大涡模拟，所需的计算量更大，对硬件

的要求极高。

不说相关并行软件开发需要艰苦的劳动，这样的硬件条件国内大多地方不具备。我曾经发展过三维射流火焰直接数值模拟程序，其中采用了较多国际上的前沿算法，但由于硬件条件，无法发出高端论文。从某种意义上说，硬件条件决定了你的计算水平和论文档次。

但我们这些"穷人"不能无所作为，痛苦之余仍想拼搏在燃烧数值模拟研究领域，研究水平

还不能低。作什么好呢？

我想并非走投无路，对国际上该领域的研究作一番深入细致的分析，其实有太多点可以有

所作为。

我举一个例子，供大家参考和批判！

主攻一：KIV A+小火焰

【1】将KIV A程序加上一个标量耗散率方程；

【2】编程求解拉格朗日型的非稳态小火焰，这其中，需要用到CHEMKIN。求解结果制表；

【3】根据KIV A求解结果，再根据上述表格，可获得热力学参数等。

这样的程序已充分考虑到湍流燃烧模型，以及燃料详细机理（克服了KIVA和CHEMKIN

的致命缺点），

。拉格朗日型的非稳态小火焰方程的求解本身也体现出先进性（其本身的研究在一些高水

平的刊物上可大量见到）。

我个人认为这样的工作的“性价比”（投入产出）较高！

中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室

蒋勇

谈谈大涡模拟LES的理论依据

大涡模拟的理论依据在于湍流涡旋尺度可分为含能尺度、惯性尺度和耗散尺度，含能尺度结构受边界等影响，而耗散尺度具有共性，因此可以作模型。所以严格的大涡模拟的计算网格大小应比耗散尺度略大，而Reynolds数越大，耗散尺度越小，因此，计算网格越小，计算量越大，在我以前的讨论中，认为将KIV A改为大涡模拟，如要进行三维计算，需要强

大的计算硬件条件作保证就是这个道理。

中国科学技术大学

蒋勇

KIVA+LES

将KIV A程序修改为能够进行大涡模拟LES，是引人入胜的，也是我多年的愿望。将KIV A 程序修改为能够进行大涡模拟LES，有五点值得大家考虑：

【1】大涡模拟LES的计算量仅次于直接模拟，但它的计算量还是很大，由于缸内的Reynolds 数很大，三维的LES的计算量将很大，或许需要强大的高性能的并行机；

【2】如果还要考虑燃烧，将面临湍流燃烧模型（过滤反应源项）的模化难题，不能用原KIV A

中的燃烧来计算；

【3】大涡模拟LES的时间积分精度最低要求为2阶，KIVA程序的时间积分精度是否够值得讨论。而KIVA采用显隐结合格式，如何确保或修改为时间积分精度的2阶，是一个难点；【4】由于固壁效应，静态的Smagorinsky模型将有问题，或许需要采用动力学大涡模型，而非正交动态网格的大涡模型如何构造，也将是个难点；

【5】大涡模拟LES的空间离散精度也需2阶以上，值得庆幸得是，KIV A程序有二阶空间

离散精度选择。

虽然目前国内外有将KIV A改成LES的报道和论文，但以我个人的观点来说，或许没有

作到真正意义上的LES。

中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室

蒋勇

煤粉燃烧过程的数值模拟

煤粉燃烧过程的数值模拟 Ryoichi Kurose 京都大学 高级研究院流体科学与工程学院机械工程与科学系 Hiroaki Wata nabe and Hisao Makino 中央研究所的电力行业能源工程研究实验室 摘要 煤炭是一种能够满足电力进一步需求的重要能源资源，而且煤炭比其他化石燃料的储量丰富得多。在燃煤发电厂，改善对环境污染物如NOx,SOx及包括未燃尽的碳粒在内的灰粒的含量的控制技术十分重要。随着计算机性能的显着提高，人们强烈希望计算流体动力学（CFD）成为一种工具，成为一种研发和设计这种合适的煤粉燃烧的燃烧炉膛和燃烧器的工具。这次审查的重点是突出我们的CFD 研究的最新进展，即煤粉在燃烧中的平均雷诺数纳维斯托克斯（RANS）的模拟和大涡模拟（LES）的最新进展，及未来的一些前景。 关键词：煤粉燃烧，数值模拟，平均雷诺数纳维斯托克斯模拟，大涡模拟 1.介绍 煤炭是一种能够满足电力进一步需求的重要能源资源，而且煤炭比其他化石燃料的储量丰富得多。在燃煤发电厂，改善对环境污染物如NOx,SOx及包括未燃尽的碳粒在内的灰粒的含量的控制技术十分重要。为了实现这些目标和要求，了解煤粉燃烧机理和先进的燃烧技术的发展十分必要。然而，由于煤粉燃烧是一个非常复杂的现象，其中最高的火焰温度超过1500C,以及某些物质难以进行测量，如一些原子团种类和一些高活性固体颗粒，因此在燃烧过程中的煤粉燃烧机 理至今没有得到很好的解释。而且由于研发过程包含许多步骤，因此，新的燃烧炉膛和燃烧器的发展需要较高的成本和较长的时间。 随着计算机性能的显著提升，煤粉燃烧领域的计算流体动力学正在被研发。在这种方法中，电脑解决了燃烧领域的控制方程式，这使它能够提供温度和化学物质种类分布的详细信息和在整个燃烧空间中煤粉颗粒的行为，而上述那些通过实验是不能得到的。此外，此种方法有助于在相对较低的成本条件下重复审查任意条件下的煤粉的流场和各种参数。因此，强烈地希望计算流体动力学（CFD）能够成为燃烧炉炉膛和燃烧器研发和设计的一种工具。

高考化学专题分类汇总 燃烧与能源-1燃烧和灭火-2灭火试题

燃烧与能源-1燃烧和灭火-2灭火 （2011重庆綦江）11．英国科技人员研制出自动灭火陶瓷砖，这种砖砌成的房屋发生火灾时， 在高温烘烧下，砖会裂开并喷出氦气和二氧化碳。自动灭火陶瓷砖的灭火原理是 ( ) A．清除可燃物 B．降低温度 C．降低可燃物着火点 D．隔绝氧气 (2011绵阳)4.人们常在可燃物建筑材料中添加阻燃剂以防止火灾。Mg(OH)2是一种常见的阻燃剂，在380℃时分解成水蒸气和耐高温的MgO,并吸收大量的热。下列说法错误的是（A） A．Mg(OH)2分解吸热能降低可燃物的着火点 B. Mg(OH)2分解吸热能降低可燃物的温度 C. Mg(OH)2分解的产物能使可燃物与氧气隔绝 D.MgCO3比CaCO3易分解，也可作阻燃剂 (2011武汉) 5.最近，科学家发明了一种制作防火涂料的新工艺。该涂料是用含有淀粉的植物性废料加工成的无色糊状物。发生火灾时，这种涂在房屋楼板表面的涂料就会转变成一种黑色物质，覆盖在楼板表面，起到防火的作用。转变成的黑色物质能防火的原因是（） A.隔绝了氧气 B.可以燃烧 C.改变了楼板的着火点 D.清除了可燃物 （2011聊城）20.餐厅服务员都用盖子熄灭酒精灯火锅，该灭火的主要原理是 A.清除可燃物 B.降低可燃物的着火点 C.隔绝空气 D.使可燃物的温度降低到着火点以下 (2011重庆江津区)5．服务员在餐厅用盖子熄灭酒精火锅，该灭火方法的主要原理是 A. 降低酒精着火点 B. 隔绝空气 C. 清除酒精 D. 使酒精的温度降到着火点以下 （2011辽宁本溪）10、用酒精灯加热盛有水的纸杯底部，纸杯没有燃烧，其主要原因是 ( ) A.温度未达到纸的着火点 B.纸不是可燃物 C.纸杯没有和氧气接触 D.加水后，纸的着火点降低了 （2011重庆升学）10.下图四支蜡烛都将熄灭，其中一支熄灭的原因与另外三支不同的是 （2011雅安升学）25.用灯帽熄灭酒精灯，该灭火方法的主要原理是 A．清除可燃物B．降低可燃物着火点 C．隔绝空气D．使可燃物的温度降到着火点以下

管内湍流的数值模拟

管内湍流的数值模拟 摘要：当Reynolds数大于临界值时，平滑流动会出现一系列复杂的变化，最终会导致流动特征的本质变化，流动呈无序的混乱状态，这种状态称为湍流。计算流体力学是通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。本文以湍流管流模型为例，借助Fluent软件进行空气动力学分析，对该管内湍流流动进行模拟。 关键词：计算流体力学；Fluent；管内湍流；数值模拟 1 引言 流体试验表明，当Reynolds数大于临界值时，平滑流动会出现一系列复杂的变化，最终会导致流动特征的本质变化，流动呈无序的混乱状态。这时，即使是边界条件保持不变，流动也是不稳定的，速度等流动特性都随机变化，这种状态称为湍流。 随着高速电子计算机的出现，数值模拟越来越多地应用于流场的模拟。计算流体力学(Computational Fluid Dynamics ,简称为CFD)就是其中一种有效的研究流体动力学的数值模拟方法，它是通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析；是基于计算机技术的一种数值计算工具, 用于求解流体的流动和传热问题。它能够描述几何体边界的复杂的流动现象，能够在设计的初期快速地评价设计并做出修改；在设计的中期，用来研究设计变化对流动的影响，减少未预料到的负面影响；设计完成后，CFD提供各种数据和图像，证实设计目的。CFD大大减少了费用、时间以及新设计带来的风险。近年来，CFD越来越多地应用于翼型设计和流场的分析中，成为一种重要的设计和计算方法。 Fluent软件是用于模拟和分析在复杂几何区域内的流体流动与热交换问题的专用CFD软件。它用于计算计算流体流动和传热问题的软件，其应用的范围有一般流体的流场、自由表面的问题、紊流、非牛顿流流场、化学反应等。Fluent提供了灵活的网格特性，用户可以方便的使用结构网格和非结构网格对各种复杂区域进行网格划分。本文以湍流管流模型为例，借助Fluent软件进行空气动力学分析，对该管内湍流流动进行模拟，并分析了模型内的中心速度分布、表面摩擦系数和流速剖面。 2 数学及物理模型的建立 2.1 数学模型

2020年高考化学专题分类汇总 燃烧与能源-1燃烧和灭火-

燃烧与能源-1燃烧和灭火-2灭火 （2020重庆綦江）11．英国科技人员研制出自动灭火陶瓷砖，这种砖砌成的房屋发生火灾时， 在高温烘烧下，砖会裂开并喷出氦气和二氧化碳。自动灭火陶瓷砖的灭火原理是 ( ) A．清除可燃物 B．降低温度 C．降低可燃物着火点 D．隔绝氧气 (2020绵阳)4.人们常在可燃物建筑材料中添加阻燃剂以防止火灾。Mg(OH)2是一种常见的阻燃剂，在380℃时分解成水蒸气和耐高温的MgO,并吸收大量的热。下列说法错误的是（A） A．Mg(OH)2分解吸热能降低可燃物的着火点 B. Mg(OH)2分解吸热能降低可燃物的温度 C. Mg(OH)2分解的产物能使可燃物与氧气隔绝 D.MgCO3比CaCO3易分解，也可作阻燃剂 (2020武汉) 5.最近，科学家发明了一种制作防火涂料的新工艺。该涂料是用含有淀粉的植物性废料加工成的无色糊状物。发生火灾时，这种涂在房屋楼板表面的涂料就会转变成一种黑色物质，覆盖在楼板表面，起到防火的作用。转变成的黑色物质能防火的原因是（） A.隔绝了氧气 B.可以燃烧 C.改变了楼板的着火点 D.清除了可燃物 （2020聊城）20.餐厅服务员都用盖子熄灭酒精灯火锅，该灭火的主要原理是 A.清除可燃物 B.降低可燃物的着火点 C.隔绝空气 D.使可燃物的温度降低到着火点以下 (2020重庆江津区)5．服务员在餐厅用盖子熄灭酒精火锅，该灭火方法的主要原理是 A. 降低酒精着火点 B. 隔绝空气 C. 清除酒精 D. 使酒精的温度降到着火点以下 （2020辽宁本溪）10、用酒精灯加热盛有水的纸杯底部，纸杯没有燃烧，其主要原因是 ( ) A.温度未达到纸的着火点 B.纸不是可燃物 C.纸杯没有和氧气接触 D.加水后，纸的着火点降低了 （2020重庆升学）10.下图四支蜡烛都将熄灭，其中一支熄灭的原因与另外三支不同的是 （2020雅安升学）25.用灯帽熄灭酒精灯，该灭火方法的主要原理是 A．清除可燃物B．降低可燃物着火点 C．隔绝空气D．使可燃物的温度降到着火点以下

湍流的数值模拟方法进展

3 大涡模拟（LES ） 湍流大涡数值模拟（LES ）是有别于直接数值模拟和雷诺平均模式的一种数值模拟手段。利用次网格尺度模型模拟小尺度湍流运动对大尺度湍流运动的影响即直接数值模拟大尺度湍流运动， 将N-S 方程在一个小空间域内进行平均（或称之为滤波），以使从流场中去掉小尺度涡，导出大涡所满足的方程。 3.1 基本思想 很多尺度不同的旋涡一起组成了湍流运动平均流动主要取决于大漩涡的流动，大尺度运动则受到小旋涡的影响。流动中的大涡实现了动量、能量质量、热量的交换，耗散主要是由于小涡作用的。大旋涡中受到流场形状、阻碍物的影响，，使大漩涡的各向异性更加明显。然而小漩涡之间各项同性，相互没有太大的区别，所以建立统一的模型比较容易一些。综上所述，大涡模拟将湍流瞬时运动量通过滤波将运动分成小尺度和大尺度。大尺度的运动受到小尺度的运动的影响可以通过应力项（类似于雷诺应力项）来表示，即为亚格子雷诺应力，以建立这种模型的方法来模拟。而大尺度则是求解运动微分方程而计算出来的，也就是说大涡模拟，要先过滤掉小尺度的脉动，然后再推出小尺度的运动封闭方程以及大尺度的运动控制方程。 3.2 滤波函数 正如上面提到，大涡模拟要先将流动变量分解成小尺度量和大尺度量，我们把这个作用叫做滤波。滤波运算就是在一区域内按照一定的条件对函数进行加权平均，作用是将高波数滤掉，使低波数保留，滤波函数的特征尺度决定了截断波数的最大波长，下面三种滤波函数是最为常用的主要有以下三种：盒式、富氏截断以及高斯滤波函数。 不可压常粘性系数的湍流运动控制方程为N-S 方程: j ij i j j i i x S x P x u u t u ???+??-=??+??)2(1γρ 式中：S 拉伸率张量，表达式为：2/)//(i j j i ij x u x u S ??+??=；γ分子粘性系数；ρ流体密度。设将变量i u 分解为方程(11)中i u 和次网格变量(模化变量)'i u ，

辽宁省瓦房店市第二十二初级中学2020届中考化学分类专项复习 燃烧和灭火(无答案)

燃烧和灭火 燃烧的三条件：可燃物、着火点、氧气 灭火的三要素：上述要素缺一即可 不充分燃烧的危害：浪费资源，产生有毒有害气体 促进充分燃烧：增加氧气的量，增大与氧气的接触面积，增加可燃物，提高温度 燃烧更为剧烈的原因：氧气的含量更多，与氧气的接触面积更大，可燃物反应更为充分，放出热量更多——燃烧更为剧烈。 可燃物更多，或者可燃物燃烧值大，放热多-燃烧更为充分 温度更高，反应更为剧烈 燃烧更为充分的现象：火焰更为明亮，放热更多，反应更剧烈，温度更高等 如果反应现象当中出现了燃烧更为剧烈，一定要从这两方面去想 自燃的原理：细小的颗粒——缓慢氧化放热——积累热量——达到着火点——与空气接触 复燃的原理： 化学爆炸的原理：短时间，小空间内，遇到明火（或达到着火点），与氧气充分接触，急剧燃烧，多热。常见的有气体爆炸，粉尘爆炸。 物理爆炸：液态的气体受热之后，体积急剧膨胀，超过容器的压力。（微粒的观点，分子之间间隔变大） 1、用扇子扇煤炉火，越扇越旺，而用扇子扇蜡烛火焰，一扇就熄灭。 （1）解释“用扇子扇煤炉火，越扇越旺，而用扇子扇蜡烛火焰，一扇就熄灭”的原因 （2）关于“用扇子扇蜡烛火焰，一扇就熄灭”，有人做了如下分析：蜡烛的着火点大约在190℃，蜡烛燃烧实际上是蜡烛蒸汽在燃烧。为此进行了如右图所示的实验：将温度高于280℃的热空气迅速推出，蜡烛火焰立即熄灭。分析该实验蜡烛火焰熄灭的原因

2、在化学课上，老师做了趣味实验:向一完好无损干燥的空酒精灯（卸下灯芯）里加入4-5ml无水乙醇，塞上胶塞，反复振荡3-5次。取下胶塞，将点燃的木条迅速放在酒精灯口，灯口立即着火，并产生响亮的爆鸣声。解释这一现象。 3、2020年05月08日，北京奥运会祥云特制火炬在珠峰之巅燃烧。珠峰之巅气候恶劣低温空气稀薄大风等不利条件，普通火炬在珠峰上容易熄灭。 从燃烧条件分析，普通火炬容易熄灭的原因是什么？ 特制火炬的特点是，燃料的放出的热量多，火炬内部有供氧装置。这些特点的作用是？ 4、二战期间，希特勒的空军不断轰炸英国，炸弹从天而降。英国一家面粉厂的厂主暗自庆幸炸弹没有击中他的厂房，但几乎与炸弹落下的同时，车间里发生了大爆炸，屋顶飞上了天，爆炸的威力超过了炸弹的破坏作用，试分析这家面粉厂发生爆炸的原因。 5、取少量白磷溶解在二硫化碳液体（易挥发）里，将一张滤纸浸入该溶液中后取出，放在避风处晾干．过一会儿，滤纸燃烧．用燃烧条件解释滤纸燃烧的原因．缓慢氧化引起的自发燃烧叫自燃。秸秆、柴草、煤等在一定条件下都能发生自燃的现象。 (1)解释某柴草堆发生自燃的原因。 (2)对如何存放可燃物以防止其发生自燃提出两条建议。

数值模拟中的湍流模型

流体力学是力学的一个重要分支，它是研究流体（包括液体和气体）这样一个连续介质的宏观运动规律以及它与其他运动形态之间的相互作用的学科，在现代科学工程中具有重要的地位。宏观上讲，黏性流体的流动形态有三种：层流、湍流以及从层流到湍流的转捩。从工程应用的角度看，大多数情况下转捩过程对流体流动的影响不大可以忽略，层流在很少情况下才出现，而在自然界和工程中最普遍存在的是湍流，因此湍流是科学家和工程师研究的重点。湍流理论的研究主要集中在两个方面：一是湍流的触发；二是湍流的描述和湍流问题的求解。 对于工程中出现的湍流问题，其求解方法可归纳为四种：理论分析、风洞实验、现场测试和数值模拟。四种方法相互补充，以风洞实验和现场测试为主，理论分析和数值模拟为辅。数值模拟又称数值风洞，它的出现才十几年却取得迅猛发展，是目前数值计算领域的热点之一，它是数值计算方法、计算机软硬件发展的结果。我们知道，描述流体运动（层流）的流体力学基本方程组是封闭的，而描述湍流运动的方程组由于采用了某种平均（时间平均或网格平均等）而不封闭，须对方程组中出现的新未知量采用模型而使其封闭，这就是CFD中的湍流模型。湍流模型的主要作用是将新未知量和平均速度梯度联系起来。目前，工程应用中湍流的数值模拟主要分三大类：直接数值模拟（DNS）；基于雷诺平均N-S方程组（RANS）的模型和大涡模拟（LES）。 DNS是直接数值求解N-S方程组，不需要任何湍流模型，是目前最精确的方法。其优点在于可以得出流场内任何物理量（如速度和压力）的时间和空间演变过程，旋涡的运动学和动力学问题等。由于直接求解N-S方程，其应用也受到诸多方面的限制。第一：计算域形状比较简单，边界条件比较单一；第二：计算量大。影响计算量的因素有三个：网格数量、流场的时间积分长度（与计算时间长度有关）和最小旋涡的时间积分长度（与时间步长有关），其中网格数量是重要因素。为了得到湍流问题足够精确的解，要求能够数值求解所有旋涡的运动，因此要求网格的尺度和最小旋涡的尺度相当，即使采用子域技术，其网格规模也是巨大的。为了求解各个尺度旋涡的运动，要求每个方向上网格节点的数量与Re3/4成比例，考虑一个三维问题，网格节点的数量与Re9/4成比例。目前，DNS能够求解Re(10e4)的范围。 基于RANS的湍流模型采用雷诺平均的概念，将物理量区分为平均量和脉动量，将脉动量对平均量的影响用模型表示出来。目前，基于RANS方程已经发展了许多模型，几乎能对所有雷诺数范围的工程问题求解，并得出一些有用的结果。其缺点在于：第一：不同的模型解决不同类型的问题，甚至对于同一类型的问题，对应于不同的边界条件需要修改模型的常数；第二：由于不区分旋涡的大小和方向性，对旋涡的运动学和动力学问题考虑不足，不能用来对流体流动的机理进行描述。

2020-2021学年人教版(五四学制)八年级全册化学专题复习第七单元课题1燃烧和灭火导学案

燃烧和灭火 学习目标 1、知道燃烧的条件和灭火的原理； 2、了解几种常见灭火器的灭火原理和使用范围； 3、了解易燃物和易爆物的安全知识。 主题探究互动课堂 设疑定纲 1、请回忆哪些物质可以与O2在点燃的条件下发生反应，并写出化学方程式。 事例反应的化学方程式观察到的现象 炭的燃烧 硫的燃烧 磷的燃烧 铁的燃烧 2、描述燃烧与我们社会和生活的联系（有利和有害两方面）； 3、火灾来袭时该如何逃生？ 解疑探究（鼓励学生互相交流） 探究主题一燃烧的条件 【阅读】课本128-129页，完成下列空白： 1、燃烧一般是指可燃物。氢气能在氯气中燃烧，镁能在二氧化碳中燃烧，这说明。 2、合作探究：（燃烧的条件） 实验步骤：按右图所示连好装置。 实验现象：。 实验结论：。 3、改进实验：（如图，教师演示）

实验现象：试管1 试管2 水底白磷。 要水底白磷燃烧应该进行的操作是：。 改进实验的优点：。 探究主题二灭火的原理和方法 4、合作探究：（灭火） 【阅读】课本130页，完成下列空白： 实验步骤：将燃烧的蜡烛熄灭 实验结论：①；②；③。 探究主题三灭火器及其使用方法 【阅读】课本131页，完成下列空白： 探究主题四易燃物和易爆物的安全知识 【阅读】课本132-133页，完成下列空白： 5、可燃物在内急剧地燃烧，短时间内积聚大量的热使迅速膨胀而引起爆炸。除像氢气、________等可燃性气体外,面粉、煤粉等______也能爆炸。

6、影响燃烧现象的因素：①可燃物的性质；②可燃物与氧气的； ③氧气的。 使燃料充分燃烧的两个条件：（1）；（2） 自我展示 1、什么是燃烧，燃烧需要哪些条件？ 2、探究燃烧的条件如图： 实验现象： 。 要水底白磷燃烧应该进行的操作是：。 2、灭火的原理有哪些？ 3、试着将灭火的实例与有关的原理用短线连接起来： ①炒菜时油锅着火，可用锅盖盖灭A移去可燃物 ②堆放杂物的纸箱着火，可用水扑灭B隔绝氧气 ③森林着火时将大火蔓延路线前的树木砍掉C降低温度至着火点以下 4、常见的灭火器有哪些，分别使用哪些范围？ 5、什么是爆炸，爆炸属于化学变化吗？ 6、怎样使可燃物燃烧更充分？ 全能训练

湍流的数值模拟

2012年秋季学期研究生课程考核 （读书报告、研究报告） 考核科目高等流体力学 学生所在院（系）机电工程学院 学生所在学科机械制造及自动化学生姓名高强 学号12S008123 学生类别工学硕士 考核结果阅卷人

湍流的数值模拟 一、流体力学概述 流体力学是研究流体的力学运动规律及其应用的学科。主要研究在各种力的作用下，流体本身的状态，以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支。除水和空气之外，这里的流体还指作为汽轮机工作介质的水蒸气、润滑油、地下石油、含泥沙的江水、血液、超高压作用下的金属和燃烧后产生成分复杂的气体、高温条件下的等离子体等等。它的主要基础是牛顿运动定律和质量守恒定律，常常还要用到热力学知识，有时还用到宏观电动力学的基本定律、本构方程和高等数学、物理学、化学的基础知识。气象、水利的研究，船舶、飞行器、叶轮机械和核电站的设计及其运行，可燃气体或炸药的爆炸，汽车制造，以及天体物理的若干问题等等，都广泛地用到流体力学知识。许多现代科学技术所关心的问题既受流体力学的指导，同时也促进了它不断地发展。 二、数值计算在流体力学研究中的应用 数值计算是研究流体力学的重要方法。它是针对流体运动的特点，用数学语言将质量守恒、动量守恒、能量守恒等定律表达出来，从而得到连续性方程、动量方程和能量方程。此外，还要加上某些联系流动参量的关系式(例如状态方程)，或者其他方程。这些方程合在一起称为流体力学基本方程组。 求出方程组的解后，结合具体流动，解释这些解的物理含义和流动机理。通常还要将这些理论结果同实验结果进行比较，以确定所得解的准确程度和力学模型的适用范围。 从基本概念到基本方程的一系列定量研究，都涉及到很深的数学问题，所以流体力学的发展是以数学的发展为前提。反过来，那些经过了实验和工程实践考验过的流体力学理论，又检验和丰富了数学理论，它所提出的一些未解决的难题，也是进行数学研究、发展数学理论的好课题。按目前数学发展的水平看，有不少题目将是在今后几十年以内难于从纯数学角度完善解决的。

湍流燃烧数值模拟研究

湍流燃烧及其数值模拟研究 1. 湍流燃烧 1.1 湍流燃烧基本概念 当流动雷诺数数较小时，由于流体粘性的作用，流体呈层流流态。当流动的特征雷诺数超过相应的临界值，流动从层流转捩到湍流。湍流燃烧是指湍流流动 中可燃气的燃烧，在能源、动力、航空和航天等工程领域,经常遇到的实际燃烧过程几乎全部都是湍流燃烧过程。湍流燃烧实质是湍流，化学反应和传热传质等过程相耦合的结果。湍流对燃烧的影响与湍流强度和湍流涡旋尺度有关。小尺度湍流通过湍流扩散使火焰区内的输运效应增加，从而使化学反应速率增加。但气流脉动不会火焰面产生皱褶，只能把火焰变成波纹状。大尺度湍流对火焰内部结构没有影响，但使火焰阵面出现皱褶，增加其燃烧面积，造成火焰表现传播速度增加。当湍流强度及湍流尺度均较大时，火焰前沿不再连续而分裂成四分五裂。 燃烧对湍流的影响主要表现在燃烧释放的热流流团膨胀，影响气体的密度和运动速度，从而影响当地的涡旋，湍流强度和湍流结构。 1.2 湍流燃烧分类湍流燃烧按其燃料和氧化剂的初始混合状态可以分类为：湍流非预混燃烧、预混燃烧和部分预混燃烧。在湍流非预混燃烧燃料和氧化剂事先是分离的，燃料和氧化剂一边混合一边燃烧，燃烧速率主要受湍流混合过程控制，而在湍流预混燃烧中，燃料和氧化剂在进入核心燃烧区以前已经充分混合，化学反应的速率由火焰前缘从炽热的燃烧区向冷态无反应区的传播所控制。上面两种燃烧方式是湍流燃烧的两个极限情形，很多情况下两种燃烧模式是并存的，称为部分预混燃烧。部分预混燃烧可出现在下列情形中叫：(1) 在一个完全以非预混燃烧为配置的燃烧装置发牛了局部熄火；(2) 当预混火焰前缘穿过非均匀的混气时；(3) 射流非预混火焰发生抬举，其根部是一。个典型的部分预混火焰。这三种部分预混燃烧情形涉及了经常受到关注的燃烧研究话题如局部熄火、火焰稳定等，它们对研究湍流燃烧过程的机理有很大意义。 在湍流燃烧中,湍流流动过程和化学反应过程有强烈的相互关联和相互影响. 湍流通过强化混合而影响着时平均化学反应速率,同时化学反应放热过程又影响着湍流,如何定量地来描述和确定这种相互作用是湍流燃烧研究的一个重要内容. 湍流是非常复杂的，它包括湍流问题，湍流与燃烧的相互作用，流动参数与

湍流两相流动与燃烧的数值模拟

Tutorial: Modeling Uniform Fluidization in a Two Dimensional Fluidized Bed
Purpose
The purpose of this tutorial is to study the bubble formation and the hydrodynamics of the bed over long times. It also demonstrates how to customize a drag law for granular gas-solid ?ow. The default drag law in FLUENT6.0 is the Syamlal-O’Brien drag law. This law works for a large variety of problems, but has to be tuned properly for predicting the minimum ?uidization conditions accurately.
Prerequisites
This tutorial assumes that you are familiar with the FLUENT interface, and have a good understanding of basic setup and solution procedures. This tutorial will not cover the mechanics of using the models; instead, it will focus on the application of the models. If you have not used these models before, the FLUENT Tutorial Guide will provide you with the necessary experience.
Problem Description
The prediction of pressure drop in uniformly ?uidized bed is a problem of long standing interest in the process industry. The Eulerian models in FLUENT 6.0 provide an important modeling tool for studying dense phase particulate ?ow involving complex inter-phase momentum transfer. Despite rigorous mathematical modeling of the associated physics, the drag laws used in the model continue to be semi-empirical in nature. Therefore, it is crucial to use a drag law that correctly predicts the incipient or minimum ?uidization conditions where the bed of particles is essentially in a state of suspension as a result of the balance between interfacial drag and body forces. The default Syamlal-O’brien will be as follows: The ?uid-solid exchange coe?cient is 3αs αlρl CD 2 d 4vr,s s Res vr,s |vs ? vl |
Ksl =
2 is the terminal velocity coe?cient for the solid phase. where vr,s
c Fluent Inc. May 16, 2002
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初中化学《燃烧和灭火》专项练习考试题及答案.doc

初中化学《燃烧和灭火》专项练习考试题及答案 姓名:_____________ 年级:____________ 学号:______________ 题型选择题填空题简答题xx题xx题xx题总分 得分 一、选择题（共28题） 1.为探究物质的燃烧条件，某同学进行了如图所示的实验，下列说法正确的是 （） A．现象①③说明白磷的着火点比红磷的着火点低 B．现象①②说明物质的燃烧需要达到一定的温度 C．现象②③说明物质燃烧需要氧气 D．现象③说明红磷不是可燃物 【答案】B 难度：中等知识点：燃烧和灭火 2.调查统计表明，火灾伤亡事故很多是由于缺少自救常识造成的，缺氧窒息是致人死亡的首要原因。相关自救措施不合理的是（） A．在山林中遇火灾时，尽量向逆风方向奔跑，脱离火灾区 B．有烟雾的地方，尽量贴近地面逃离 C．烟雾很大时，用湿毛巾捂住口鼻 D．室内起火，立即打开所有门窗 【答案】D 难度：基础知识点：燃烧和灭火 3.当汽车油箱泄露时,采取的应急措施首先是（） A．亮灯查找泄露源B．打开车窗,严禁一切火种 C．洒水吸收汽油D．报警说明情况 【答案】B 难度：容易知识点：燃烧和灭火 4.2015年5月25日，河南鲁山县老年公寓发生特大火灾，着火房屋的墙体均由泡沫塑料填充的铁皮夹层，俗称“铁皮泡沫屋”。下列有关说法正确的是（） A．泡沫塑料属于有机合成材料，但不属于易燃物 B．火灾发生后应用湿毛巾捂住口鼻迅速逃离，并拨打火警119 C．只要达到着火点，可燃物一定会燃烧 D．可燃物燃烧的同事一定还会发生爆炸 评卷人得分

【答案】B 难度：容易知识点：燃料和热量 5.化学实验过程中要规范操作，注意实验安全。下列有关做法中错误的是（） A．洒在桌面上的酒精燃烧起来，立即用湿抹布或沙子扑灭 B．稀释浓硫酸时，一定要把水注入浓硫酸中，并不断用玻璃棒搅拌 C．点燃氢气前，一定要先检验氢气的纯度 D．稀酸飞溅到皮肤上，立即用大量水冲洗再涂上3℅～5℅的小苏打溶液 【答案】B 难度：容易知识点：燃烧和灭火 6.下列关于燃烧的叙述中，正确的是（） A．燃烧一定属于化合反应 B．有发光、放热现象的变化一定是燃烧 C．可燃物燃烧一定有新物质生成 D．在纯氧l【答案】C 难度：基础知识点：氧气 9.下列混合气体遇到明火可能发生爆炸的是（） A．氮气、氧气B．氧气、二氧化碳 C．氮气、氢气D．氧气、氢气 【答案】D 难度：容易知识点：使用燃料对环境的影响 10.下列变化过程不属于缓慢氧化的是（） A．食物腐败B．光合作用C．呼吸作用D．铁钉生锈 【答案】B 难度：容易知识点：氧气 11.下列处理事故的方法中不正确的是（） A．炒菜时油锅着火，用锅盖盖灭 B．家用电器着火，用水扑灭 C．图书、档案着火，用二氧化碳灭火器扑灭 D．厨房天然气管道漏气，立即关闭阀门并轻轻开窗通风 【答案】B 难度：容易知识点：燃烧和灭火 12.比较、推理是化学学习常用的方法，以下是根据一些反应事实推导出的影响化学反应的因素，其中推理不合理的是（） 序号 化学反应事实 影响化学反应的因素 A 纸在空气中常温不会燃烧，而点燃后可以燃烧 反应温度 B

湍流的数值模拟方法进展

《高等计算流体力学》课程作业 湍流的数值模拟方法进展

1概述 自然环境和工程装置中的流动常常是湍流，模拟任何实际过程首先遇到的就是湍流问题，而湍流问题本身又是流体力学理论上的难题。对于某些简单的均匀时均流场，如果湍流脉动是各向均匀及各向同性的，可以用经典的统计理论来分析，但实际上的湍流往往是不均匀的，给理论分析带来了极大困难。 湍流是空间上不规则和时间上无秩序的一种非线性的流体运动，表现出非常复杂的流动状态，主要表现在湍流流动的随机性、有旋性、统计性。传统计算流体力学中描述湍流的基础是Navier-Stokes（N-S）方程，根据N-S方程中对湍流处理尺度的不同，湍流数值模拟方法主要分为：直接数值模拟（DNS）、雷诺平均方法（RANS）和大涡模拟（LES）。 直接数值模拟可以获得湍流场的精确信息，是研究湍流机理的有效手段，但现有的计算资源往往难以满足对高雷诺数流动模拟的需要，从而限制了它的应用范围。雷诺平均方法可以计算高雷诺数的复杂流动，但给出的是平均运动结果，不能反映流场脉动的细节信息。大涡模拟基于湍动能传输机制，直接计算大尺度涡的运动，小尺度涡运动对大尺度涡的影响则通过建立模型体现出来，既可以得到比雷诺平均方法更多的诸如大尺度涡结构和性质等的动态信息，又比直接数值模拟节省计算量，从而得到了越来越广泛的发展和应用。 2 雷诺平均方法(RANS) 雷诺平均模拟（RANS）即应用湍流统计理论，将非定常的N - S方程对时间作平均，求解工程中需要的时均量。利用湍流模式理论，对Reynolds应力做出各种假设，即假设各种经验的和半经验的本构关系，从而使湍流的平均Reynolds方程封闭。 2.1控制方程 对非定常的N - S 方程作时间演算，并采用Boussinesp 假设，得到Reynolds 方程

初中九年级(初三)化学《燃烧与灭火》专题复习(含练习题).pdf

专题五 燃烧和灭火 一、知能要点 定义：可燃物与氧气发生的一种发光，放热的剧烈的氧化反应 可燃物 燃烧和灭火 燃烧条件 氧气（空气）三个条件缺一不可 达到可燃物着火点 清除燃物或使可燃物与其他物品隔离 灭火原理 隔绝氧气（或空气）三个条件符合一个即可 使温度降到着火点以下 1.燃烧的条件 2.燃烧是可燃物与发生的一种、的剧烈的 反应；但值 得注意的是有的燃烧并不一定需要氧气，例如 2 2M 2MgO+C g CO 点燃 ; 因此广义的燃烧指的是发光， 放热的化学反应。 3.着火点；可燃物燃烧时所需要的温度。一种物质只有一个着火点，一般情况下，着火点不变。 灭火的原理及方法1.灭火的原理：破坏，使燃烧反应停止，即可达到灭火的目的。 2.灭火的方法 3.如图8-1所示，是泡沫灭火器工作时的模拟实验。请你根据所学物理、化学知识简述其工作原理和灭火原理，并写出有关的化学方程式。灭火原理： ； 化学 方 程式： 。 4.爆炸：可燃物在有限的 内急速燃烧，气体体积迅速膨胀而引起爆炸。 5.影响可燃物和易爆物在生产、运输、使用和贮存时必须严格遵守有关规定，要 、 ， 要备有防爆器材和设立安全措施，贴上消防安全标志。 6.三大化石燃料分别是、、（均为 再生能源）。 7.煤：“工业的粮食”（主要含 元素）；煤燃烧排放的污染物有： CO 、2SO 、2NO 、粉尘等，其 中能引起酸雨的是。 8.煤的综合利用是将煤隔绝空气加热，可以使煤分解成焦炭、煤焦油、煤气等多种有用的物质；此过程为变化（填“物理”或“化学”）。 9.（1）石油的炼制：利用石油中各成分的不同，将它们分离，可得到汽油、煤油、柴油等不同的产品，此过程为（填“物理”或“化学”）变化（2）汽车尾气中的污染物有CO 、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等。10.天然气是气体化石燃料，主要成分是（填名称）。

2020册化学专题复习第七单元课题1燃烧和灭火导学案

2020册化学专题复习第七单元课题1燃烧和灭火导 学案 2020-2021学年人教版（五四学制）八年级全册化学专题复习第七单元课题1燃烧和灭火导学案 燃烧和灭火学习目标1、知道燃烧的条件和灭火的原理； 2、了解几种常见灭火器的灭火原理和使用范围； 3、了解易燃物和易爆物的安全知识。 主题探究互动课堂设疑定纲1、请回忆哪些物质可以与O2在点燃的条件下发生反应，并写出化学方程式。 事例反应的化学方程式观察到的现象炭的燃烧硫的燃烧磷的燃烧铁的燃烧2、描述燃烧与我们社会和生活的联系（有利和有害两方面）； 3、火灾来袭时该如何逃生？解疑探究（鼓励学生互相交流）探究主题一燃烧的条件课本128-129页，完成下列空白： 1、燃烧一般是指可燃物。 氢气能在氯气中燃烧，镁能在二氧化碳中燃烧，这说明。 2、合作探究：（燃烧的条件）实验步骤：按右图所示连好装置。 实验现象： 。 实验结论： 。 3、改进实验：（如图，教师演示）实验现象：试管1 试管2 水底白磷。 要水底白磷燃烧应该进行的操作是： 。 改进实验的优点：

。 探究主题二灭火的原理和方法4、合作探究：（灭火）课本130页，完成下列空白： 实验步骤：将燃烧的蜡烛熄灭灭火方法这种方法的理论依据1. 2. 3. 4. 实验结论： ① ； ② ； ③ 。 探究主题三灭火器及其使用方法课本131页，完成下列空白：灭火器适用范围灭火器原理（化学方程式）① ② ③ 探究主题四易燃物和易爆物的安全知识课本132-133页，完成下列空白： 5、可燃物在内急剧地燃烧，短时间内积聚大量的热使迅速膨胀而引起爆炸。除像氢气、________等可燃性气体外,面粉、煤粉等______也能爆炸。 6、影响燃烧现象的因素： ①可燃物的性质； ②可燃物与氧气的； ③氧气的。 使燃料充分燃烧的两个条件：（1）； （2）自我展示1、什么是燃烧，燃烧需要哪些条件？2、探究燃烧的条件如图： 实验现象： 。 要水底白磷燃烧应该进行的操作是： 。 2、灭火的原理有哪些？ 3、试着将灭火的实例与有关的原理用短线连接起来： ①炒菜时油锅着火，可用锅盖盖灭A移去可燃物②堆放杂物的纸箱着火，可用水扑灭B隔绝氧气③森林着火时将大火蔓延路线前

Fluent 湍流模型小结

Fluent 湍流模型小结 湍流模型 目前计算流体力学常用的湍流的数值模拟方法主要有以下三种： ?直接模拟（direct numerical simulation, DNS） 直接数值模拟（DNS）特点在湍流尺度下的网格尺寸内不引入任何封闭模型的前提下对Navier-Stokes方程直接求解。这种方法能对湍流流动中最小尺度涡进行求解，要对高度复杂的湍流运动进行直接的数值计算，必须采用很小的时间与空间步长，才能分辨出湍流中详细的空间结构及变化剧烈的时间特性。基于这个原因，DNS目前仅限于相对低的雷诺数中湍流流动模型。另外，利用DNS模型对湍流运动进行直接的数值模拟对计算工具有很高的要求，计算机的内存及计算速度要非常的高，目前DNS模型还无法应用于工程数值计算，还不能解决工程实际问题。 ?大涡模拟(large eddy simulation, LES) 大涡模拟（LES）是基于网格尺度封闭模型及对大尺度涡进行直接求解N-S方程，其网格尺度比湍流尺度大，可以模拟湍流发展过程的一些细节，但其计算量仍很大，也仅用于比较简单的剪切流运动及管流。大涡模拟的基础是：湍流的脉动与混合主要是由大尺度的涡造成的，大尺度涡是高度的非各向同性，而且随流动的情形而异。大尺度的涡通过相互作用把能量传递给小尺度的涡，而小尺度的涡旋主要起到耗散能量的作用，几乎是各向同性的。这些对涡旋的认识基础就导致了大涡模拟方法的产生。Les大涡模拟采用非稳态的N-S方程直接模拟大尺度涡，但不计算小尺度涡，小涡对大涡的影响通过近似的模拟来考虑，这种影响称为亚格子Reynolds应力模型。大多数亚格子Reynolds模型都是将湍流脉动所造成的影响用一个湍流粘性系数，既粘涡性来描述。LES对计算机的容量和CPU的要求虽然仍然很高，但是远远低于DNS方法对计算机的要求，因而近年来的研究与应用日趋广泛。 ?应用Reynolds时均方程(Reynolds-averaging equations)的模拟方法 许多流体力学的研究和数值模拟的结果表明，可用于工程上现实可行的湍流模拟方法仍然是基于求解Reynolds时均方程及关联量输运方程的湍流模拟方法，即湍流的统观模拟方法。统观模拟方法的基本思想是用低阶关联量和平均流性质来模拟未知的高阶关联项，从而封闭平均方程组或关联项方程组。虽然这种方法在湍流理论中是最简单的，但是对工程应用而言仍然是相当复杂的。即便如此，在处理工程上的问题时，统观模拟方法仍然是最有效、最经济而且合理的方法。在统观模型中，使用时间最长，积累经验最丰富的是混合长度模型和K-E 模型。其中混合长度模型是最早期和最简单的湍流模型。该模型是建立在层流粘性和湍流粘性的类比、平均运动与湍流的脉动的概念上的。该模型的优点是简单直观、无须增加微分方程。缺点是在模型中忽略了湍流的对流与扩散，对于复杂湍流流动混合长度难以确定。 到目前为止，工程中应用最广泛的是k-ε模型。另外针对k-ε模型的不足之处，许多学者通过对K-E模型的修正和发展，开始采用雷诺应力模型（DSM）和代数应力模型（ASM）。近年来，DSM模型已用来预报燃烧室及炉内的强旋及浮力流动。很多情况下能够给出优于k-ε模型的结果。但是该模型也有不足之处，首先它对工程预报来说太复杂，其次经验系数太多难以确定，此外，对压力应变项的模拟还有争议。更主要的是，尽管这一模型考虑了各种应变效应，但是其总精度并不总是高于其它模型，这些缺点导致了DSM模型没有得到广泛的应用。总之，虽然从本质上讲DSM模型和ASM模型比k-ε模型对湍流流场的模拟更加合理，但DSM和ASM中仍然采用精度不高的E方程，模型中常数的通用性还没有得到广泛的验证，边界条件不好给定，计算也比较复杂。正因为如此，目前用计算解决湍流问题时仍然采用比较成熟的K-E模型。 需要注意的是： 1、大涡模拟有自己的亚格子封闭模型，这和k-ε模型完全是两回事。LES的亚格子模型表现

甲烷燃烧的数值模拟

甲烷燃烧的数值模拟及分析 主要分为三个部分，第一部分讲解甲烷在炉膛内燃烧的模型建立的方法；第二部分对甲烷燃烧模型的数值模拟结果进行分析和比较；第三部分为结论。 一、模型建立 1、在Gambit中建立计算区域 在本例中建立圆柱形炉膛，并研究甲烷和空气在炉膛内的燃烧反应。 物理模型如下： 甲烷入口直径为10mm；空气入口直径为50mm；炉膛为直径为500mm；长度为1200mm的圆柱形。如图1。 图1圆柱形炉膛模型图 2、绘制网格 图2进口网格分布 甲烷和空气进口的网格元素选择四边形网格，如图2。炉膛表面的网格也是四边形网格，如图3。

图3炉膛表面网格分布 图4炉膛表面网格分布 图5炉膛出口网格分布 图6炉膛内部网格分布

3、指定边界条件 图7炉膛边界条件 Inlet1为甲烷入口，边界条件为速度入口； Inlet2为空去入口，边界条件为速度入口； Outlet为炉膛出口，边界条件为自由流； 其他炉膛壁面为墙体，边界条件为墙体。 4、导入fluent 具体信息如下： 54440mixed cells,zone2,binary. 326quadrilateral wall faces,zone3,binary. 1900quadrilateral wall faces,zone4,binary. 350quadrilateral wall faces,zone5,binary. 218quadrilateral outflow faces,zone6,binary. 204quadrilateral velocity-inlet faces,zone7,binary. 18quadrilateral velocity-inlet faces,zone8,binary. 108880triangular interior faces,zone10,binary. 11144nodes,binary. 11144node flags,binary. 缩放信息如下图： 图8缩放信息图 5、选择计算模型

燃烧和灭火 练习题

燃烧和灭火练习题 一、选择题(本大题包括6小题,每小题3分,共18分) 1.在空气中,物质发生燃烧与油罐遇明火爆炸,它们的共同点有( ) ①都产生热量②都要发光、发热③都属于氧化反应 ④都很缓慢⑤都需要物质与氧气接触 A.①②③ B.①③⑤ C.②④ D.④⑤ 2.液化石油气是一种常用的家庭燃料,泄漏时如果处理不当,常常会酿成悲剧。如果报警器显示有液化气泄漏,应立即采取的措施是( ) A.赶紧打开厨房中的电灯,找出漏气部位 B.关闭气源阀门,并打开门窗通风 C.迅速跳窗,逃离现场 D.在厨房内及时用手机拨打火警电话“119” 3.如图是一组用于研究可燃物燃烧条件的对比实验,对有关实验现象和结论的判断错误的是( ) A.实验1中红磷未燃烧,说明红磷的着火点高于白磷 B.实验2中白磷燃烧,说明实验2中的热水温度高于实验1 C.实验2中如果停止通入氧气,燃着的白磷会熄灭

D.可燃物燃烧需要氧气(或空气),并达到着火点 4.下列说法正确的是( ) A.点燃可燃性气体与空气的混合物易发生爆炸,而点燃任何粉尘与空气的混合物则不发生爆炸 B.稻草、秸秆堆放在不通风的房间内易发生火灾 C.爆炸一定是化学变化 D.发现室内液化气或煤气泄漏,应赶紧打开排气扇把气体排出去,或打电话报警 5.某同学在研究物质燃烧的条件时,做了如图所示的实验:把一条粗金属丝绕成线圈,罩在一支蜡烛的火焰上,火焰很快就熄灭了。对这一实验的说法不正确的是( ) A.金属丝有良好的导热性 B.若预先将金属丝加热,蜡烛就不会很快熄灭 C.可燃物的温度降到了着火点以下 D.金属线圈内的气体温度升高了 6.(2012·淮安中考)阻燃剂氢氧化铝受热分解时吸收热量,同时生成耐高温的氧化铝和水蒸气,起到防火作用。下列关于该阻燃剂防火原因的叙述中错误的是( ) A.反应吸热,降低了可燃物的着火点 B.生成氧化铝覆盖在可燃物表面,隔绝空气 C.生成大量水蒸气,降低可燃物周围氧气浓度 D.反应能够降低温度,可燃物不易达到着火点