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メタン、空気の混合燃焼(2次元)

更新:2018/1/18
OpenFOAM 4.x

ケース

$FOAM_TUTORIALS/combustion/reactingFoam/laminar/counterFlowFlame2D

概要

正方形の2次元モデル形状を考え、領域 fuel からメタンを、 領域 air から空気(窒素 77 %、酸素 23 %)をそれぞれ流速 0.1 m/s、温度 800 K で流入させて解析領域内で燃焼させます。燃焼後の気体は領域 outlet から解析領域外へ排出されます。解析は 0 秒から 0.5 秒までの非定常解析として行います。

モデル形状 モデル形状

化学種とメタン・酸素による燃焼反応はディレクトリ constant 内のファイル reactions で以下のように定義されています。また各化学種の性質は同じディレクトリのファイル thermo.compressibleGas で定義されています。

species
(
    O2
    H2O
    CH4
    CO2
    N2
);

reactions
{
    methaneReaction
    {
        type     irreversibleArrheniusReaction;
        reaction "CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O";
        A        5.2e16;
        beta     0;
        Ta       14906;
    }
}

これら2つのファイル reactions、thermo.compressibleGas をディレクトリ constant 内のファイル thermophysicalProperties 内で読み込むことで設定が行われます。

メッシュは以下の通りです。

メッシュ メッシュ

計算結果は以下の通りです。

0.05 秒でのメタンの分布 0.05 秒でのメタンの分布
最終時刻 0.5 秒でのメタンの分布 最終時刻 0.5 秒でのメタンの分布
0.05 秒での酸素の分布 0.05 秒での酸素の分布
最終時刻 0.5 秒での酸素の分布 最終時刻 0.5 秒での酸素の分布
最終時刻 0.5 秒での二酸化炭素の分布 最終時刻 0.5 秒での二酸化炭素の分布
最終時刻 0.5 秒での水蒸気の分布 最終時刻 0.5 秒での水蒸気の分布
最終時刻 0.5 秒での温度分布 最終時刻 0.5 秒での温度分布
最終時刻 0.5 秒での流速分布 最終時刻 0.5 秒での流速分布

実行コマンド

cp -r $FOAM_TUTORIALS/combustion/reactingFoam/laminar/counterFlowFlame2D
cd counterFlowFlame2D

blockMesh
reactingFoam

paraFoam

計算時間

1分29.62秒 ※シングル、Inter(R) Core(TM) i7-2600 CPU @ 3.40GHz 3.40GHz

参照