Cantera：対向流拡散火炎を計算する

※Canteraバージョン：3.0.0

Canteraで対向流拡散火炎を計算する。燃料のメタンと酸化剤の空気が対向して噴射され、その間に形成される拡散火炎を解析する。

# Simulation parameters
p = ct.one_atm  # pressure [Pa]

Tin_fuel = 300.0  # fuel inlet temperature [K]
mdot_fuel = 0.2  # fuel mass flux [kg/s/m^2]
comp_fuel = "CH4:1"  # fuel composition

Tin_oxi = 300.0  # oxidizer inlet temperature [k]
mdot_oxi = 0.8  # oxidizer mass flux [kg/s/m^2]
comp_oxi = "O2:0.21, N2:0.78, AR:0.01"  # oxidizer composition

width = 0.02  # Distance between inlets [m]

圧力は1atm。燃料はCH4、温度300K、流量0.2 kg/s/m2。酸化剤は空気で、温度300K、流量0.8 kg/s/m2とする。対向流のノズル幅は0.02mに設定。

# Gas object
gas = ct.Solution("gri30.yaml")
gas.TP = Tin_oxi, p

反応メカニズムは、いつものGRI-Mech 3.0を使用。

# Flame object
f = ct.CounterflowDiffusionFlame(gas, width=width)

f.fuel_inlet.mdot = mdot_fuel
f.fuel_inlet.X = comp_fuel
f.fuel_inlet.T = Tin_fuel

f.oxidizer_inlet.mdot = mdot_oxi
f.oxidizer_inlet.X = comp_oxi
f.oxidizer_inlet.T = Tin_oxi

f.set_refine_criteria(ratio=3.0, slope=0.05, curve=0.1, prune=0.05)

対向流拡散火炎のモデル（CounterflowDiffusionFlame）を使う。fuel_inletに燃料、oxidizer_inletに酸化剤の流入条件を設定する。set_refine_criteriaでグリッドの制御パラメータを設定する。

# Solve
f.solve(loglevel=1, auto=True)
f.show()

solveで計算を実行する。

# write the velocity, temperature, and mole fractions to a CSV file
f.save("counter_diffusion_flame.csv", basis="mole", overwrite=True)

結果をCSVファイルに出力する。速度、温度、化学種のモル分率などが出力される。

左から燃料、右から空気が流れ、0.005m付近で衝突し、反応が起こり火炎が形成されている。