CADFlo позволяет рассчитать тепловые эффекты химических реакций, связанных с горением газовых смесей. В модели, реализованной в CADFlo, применяется равновесный подход для учета продуктов горения. Предполагается, что как как только компоненты перемешаются на молекулярном уровне, между ними начинается мгновенная химическая реакция, которая продолжается до достижения химического равновесия.
Реализованная модель отличается простотой настройки и точностью прогнозирования тепловых эффектов. Для проведения расчетов достаточно задать химический состав горючего и окислителя, и условия работы конкретного устройства.
Благодаря специальным опциям в рамках CADFlo могут быть рассчитано горение как предварительно перемешанных горючих сред, так и компонент без предварительного смешивания, а также оценено образования NOx. Все это делает CADFlo удобным инструментом решения широкого спектра задач горения.
CADFlo обеспечивает точный расчет процессов сжигания жидких топлив, где один из компонентов топливной смеси подается в зону реакции в виде капель. Для описания дисперсной фазы используется лагранжев подход: траектории частиц рассчитываются с учетом аэродинамического сопротивления, нагрева и испарения в многокомпонентном газовом потоке. Также же учитывается влияние испаряющихся капель на температуру и химический состав газовой фазы.
В основе расчета лежит полуэмпирическая модель квазистационарного испарения капли в континуальном режиме. Термодинамические свойства жидкостей берутся из расширенной базы данных CADFlo, которая включает не только однокомпонентные вещества (метанол, гептан), но и реальные топлива: керосины марок ТС-1, Т-8В, Т-6, Jet-A, а также бензин и дизельное топливо. Это позволяет достоверно прогнозировать смесеобразование, полноту сгорания и тепловые поля в камерах сгорания двигателей.
Детонация – это процесс, связанный с взрывным горением. При таком горении образуется мощная ударная волна, интенсивность которой поддерживается самим процессом горения. Программный комплекс CADFlo позволяет проводить расчеты процесса детонационного горения и распространения ударных волн в больших объемах. Расчеты детонационных процессов, проведенные с помощью CADFlo, показали хорошее соответствие с опубликованными экспериментальными данными и расчетами других авторов.
Отличительной особенностью расчета процесса детонации является процесс взрывного горения, который накладывает сильные ограничения на максимальный пространственный шаг расчетной сетки в районе зоны горения. При исследовании больших объемов расчетная сетка может иметь огромное количество сеточных ячеек, ограничивая возможности использования обычных компьютеров. Для преодоления этих ограничений используется специальная процедура адаптации сетки в процессе решения, которая измельчает сетку до нужного уровня именно в зоне горения, оставляя ее относительно большой в других местах, где не требуется мелкая сетка.
CADFlo позволяет не только моделировать процессы горения, но и анализировать эффективность систем пожаротушения. Специальная опция «Моделирование пожаротушения» оценивает действие химических ингибиторов - веществ, впрыскиваемых в зону горения для предотвращения или прекращения горения химических реакций.
Модель учитывает пороговую концентрацию ингибитора, при превышении которой условная скорость псевдо-химической реакции брутто топлива прекращается. Это позволяет оценить минимально необходимое количество огнетушащего агента для надёжного подавления пламени в замкнутых объёмах, например, в моторных отсеках авиационных двигателей или энергетических установках.
Хотя модель не воспроизводит полную цепную химию ингибирования, она обеспечивает инженерную оценку эффективности пожаротушения на ранних этапах проектирования — без дорогостоящих физических испытаний.
Решение различных задач в высокотехнологичных отраслях промышленности
