基于reactingFoam的管道内预混氢气点火爆炸

[wangfei9088]

这个原因有两个：分别在transport model和reactingFoam上。

1. 不管哪个版本的OpenFOAM，都是用的unity Lewis transport model。Lewis number假设为1，那么，质量扩散率和热量扩散率相等。
   $$Le = \frac {\lambda}{\rho D c_p}$$
   通俗地说，组分的扩散和热量的扩散很可能就是同步的，这个时候空间的组分差异和热量差异其实是一致的，当量比和温度一样导致组分和热量的扩散又一致，如此循环，火焰锋面就不可能变得尖锐，因为组分扩散导致的能量输运因为1的假设被忽略了。解决这个问题就是用multicomponent或mixture-averaged或constant but non-unity Lewis number transport model。按这个顺序 ，精度逐渐降低，计算逐渐便宜，但都非常好。
2. 因为reactingFoam把Schmidt number也假设为1，质量扩散率等于粘度，所以reactingFoam求解器里的组分和能量方程也都要修改。
   $$Sc = \frac {\mu}{\rho D}$$

Fluent是商用软件，求解器肯定内置了的。而且transport model最开始就是chemkin里的，ANSYS把它收购了，能实现这种模拟不奇怪。

[xuqiming]

@wangfei9088 感谢您的回复
参考您的建议1，正如您说的，我现在热物理属性用的是reactingMixture，之前尝试过multicomponent，但是这个属于在of7中问题很多，非常容易报错（在of8中倒是可以运行），我将会尝试下您说的其他属性。
参考您的建议1和2，您的意思是reactingFoam无法实现热质传输不平衡的模拟，进而导致这种情况，那如果需要修改这一点，需要对reactingFoam进行重新修改编译吗，我尚未接触到这种较底层的内容，那是不是代表用reactingFoam就难以实现我的需求了。

我使用的热物理属性如下

thermoType
{
    type            hePsiThermo;
    mixture         reactingMixture;
    transport       sutherland;
    thermo          janaf;
    energy          sensibleEnthalpy;
    equationOfState perfectGas;
    specie          specie;
}

inertSpecie N2;

chemistryReader foamChemistryReader;

foamChemistryFile "$FOAM_CASE/constant/reactions";

foamChemistryThermoFile "$FOAM_CASE/constant/thermo.compressibleGas";```

[wangfei9088]

下面所有的回复均是针对燃烧模拟来说的。

@xuqiming 在 基于reactingFoam的管道内预混氢气点火爆炸 中说：

我现在热物理属性用的是reactingMixture，之前尝试过multicomponent

OpenFOAM里只有sutherland这一个transport model可选，而multicomponent transport model/mixture-averaged transport model/constant but non-unity transport model这些都是没有的。thermoType里的这个multicomponent是mixture的类型，和同名的multicomponent transport model是完全不一样的。

@xuqiming 在 基于reactingFoam的管道内预混氢气点火爆炸 中说：

这个属于在of7中问题很多，非常容易报错（在of8中倒是可以运行）

of7以前的版本里，mixture的类型可选multicomponent和reactingMixture，燃烧选multicomponent是不对的。7以后的版本里只有multicomponent可选，没有reactingMixture了，所以可以运行。

@xuqiming 在 基于reactingFoam的管道内预混氢气点火爆炸 中说：

参考您的建议1和2，您的意思是reactingFoam无法实现热质传输不平衡的模拟，进而导致这种情况，那如果需要修改这一点，需要对reactingFoam进行重新修改编译吗，我尚未接触到这种较底层的内容，那是不是代表用reactingFoam就难以实现我的需求了。

是的。原生的reactingFoam无法实现你的需求。如果要实现热质传输不平衡的模拟，需要同时改transport model和求解器。

[xuqiming]

@wangfei9088 那请问您是否了解其他公开求解器，比如blastFoam或者rhoCentralRfFoam有能解决这是问题的吗？

[尚善若水]

@xuqiming 应该都没有特别考虑这个功能，这个也许可以 https://github.com/JieSun-pku/detonationFoam

[xuqiming]

@尚善若水 好的，非常感谢，我去看一下，实在不行就返回用fluent去做了，只是浪费了几个月的学习时间。

[wangfei9088]

@尚善若水 在 基于reactingFoam的管道内预混氢气点火爆炸 中说：

应该都没有特别考虑这个功能，这个也许可以 https://github.com/JieSun-pku/detonationFoam

对，这个应该可以。

[钟余]

你好，请问你使用detonationFoam了吗，效果怎么样，能够实现DDT的过程吗

[xuqiming]

@钟余 没有，我这边不做爆轰，但是相关论文中见过使用DDTFOAM和blastXiFoam实现的

[fan820]

您好，我最近在学习openfoam关于氢气预混燃烧，但是找到的算例比较少，请问可以参考您的完整算例学习一下吗？

[HatoriChise]

您好，我最近研究这方面的问题，请问您参考的这篇文章标题可以发一下吗，我想学习一下

[wangfei9088]

@HatoriChise
Flame propagation of premixed hydrogen-air explosion in a closed duct with obstacles
https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.10.097

[HatoriChise]

@wangfei9088 非常感谢