一根普通燃燒蠟燭周圍的流場,能用CFD模擬么?

忽然想到這麼一個簡單(變態)的問題,一根穩定燃燒的蠟燭,周圍的速度、溫度、組分場,能用CFD模擬求解么?如果可以的話,那火焰高度,放進一根鐵絲後,燒紅需要的時間,應該也能大致計算吧?


之前其實做個和題主非常類似的一個CFD模擬,是在環境工況下模擬燃燒器的火焰燃燒(火焰垂直燃燒),分析火焰中的溫度及燃燒產物。和題主的蠟燭燃燒有點相似,只是燃燒器不會因時間而尺寸變化。說一下當時做燃燒模擬的時候,其實最頭疼的是需要模擬大環境工況。我人為設定了大於燃燒器入口30倍的尺寸,豎直方向和下方為壁面,上方為Air,其實CFD結果出來後,會發現壁面的設置方式會在角落產生迴流(即使是30倍的尺寸也會有迴流,我也是汗...),從而對火焰造成影響。後來參考了其他研究者的說法,需要把所有的邊界設置為低流速層,才會壁面產生渦。

其實大空間內的燃燒看似簡單,感覺做起來其實並不容易。固定燃燒空間內的燃燒模擬其實相對而言更加簡單一些。可能也是我學藝不精吧,僅供參考。

至於後面的鐵絲燒紅的時間,我覺得可以設定一個火焰溫度環境,然後在這高溫環境中加入預先設定的鐵絲材質即可。不過這個也是純理論說法,因為蠟燭光是黃色火焰光,火焰中含有大量的顆粒物,在鐵絲插入火焰的一瞬間,顆粒物會迅速附著鐵絲,直至氧化與附著動態平衡。顆粒的附著會影響鐵絲受熱及顏色(您說的變紅)變化過程,所以想完全模擬這個過程還是有點麻煩的。

僅供參考


應該是可以的,涉及到 Fire Dynamics 方面的不太了解。

下面這篇paper有介紹。

http://fire.nist.gov/bfrlpubs/fire05/PDF/f05141.pdf


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