Numerical investigation of a BFR Using OpenFOAM
Authors
Andersen, Christian ; Nielsen, Niels Erik Linnemann
Term
10. term
Education
Publication year
2008
Pages
57
Abstract
Dette projekt undersøger OpenFOAM, en open source-pakke til beregningsmæssig strømningsdynamik (Computational Fluid Dynamics, CFD), dvs. computersimulering af strømning og forbrænding. OpenFOAM blev sammenlignet med resultater fra det kommercielle CFD-program Fluent ved hjælp af geometrien fra en brænder-flow-reaktor (BFR). BFR’en er tidligere blevet undersøgt med partikel-forbrænding, men OpenFOAM har ikke en løser til dette. I stedet blev der lavet to typer simuleringer: (1) en “koldstrømning” uden forbrænding med en turbulent, inkompressibel model, og (2) en gasforbrændingssimulering med metan som brændstof. Koldstrømningen gav lignende resultater i begge programmer. For gasforbrænding blev der testet både brændstof-fattige (magre) og brændstof-rige forhold. Ved magre forhold var resultaterne meget ens, men ved rige forhold afveg temperaturprofilerne. OpenFOAMs gasforbrændingsmodel er tidsafhængig (transient) og krævede betydelig beregningstid. For at afhjælpe dette er udviklingen af en stationær (steady-state) gasforbrændingsmodel påbegyndt. De udviklede forbrændingsmodeller kræver fortsat arbejde, før de kan måle sig med kommerciel software. Samlet set er OpenFOAM en solid platform til udvikling af ny kode, men det kræver betydelig tid at sætte sig ind i og tilpasse den eksisterende kode.
This project evaluates OpenFOAM, an open-source Computational Fluid Dynamics (CFD) package for computer simulations of fluid flow and combustion. OpenFOAM was compared with results from the commercial CFD program Fluent using the geometry of a Burner Flow Reactor (BFR). The BFR has previously been studied with particle combustion, but OpenFOAM does not include a solver for that. Instead, two approaches were used: (1) a cold-flow simulation without combustion using a turbulent, incompressible model, and (2) a gas-combustion simulation with methane as fuel. The cold-flow results were similar in both programs. For gas combustion, both fuel-lean and fuel-rich conditions were tested. Under lean conditions the codes agreed closely, while under rich conditions the temperature profiles differed. OpenFOAM’s gas-combustion model is time-dependent (transient) and required substantial computation time. To address this, development of a steady-state gas-combustion model has been initiated. The developed combustion models still need further work before they can compete with commercial software. Overall, OpenFOAM is a solid foundation for developing new code, though considerable effort is needed to understand and adapt the existing code.
[This abstract was generated with the help of AI]
Keywords
CFD ; OpenFOAM ; Combustion ; swirl burner