Finite-Rate/No TCI: Arrhenius Equation을 이용해 반응속도를 계산한다. 난류에 의한 혼합속도(Mixing Rate)는 고려하지 않는다. 반응속도 << 혼합속도인 경우 사용
Finite-Rate/Eddy-Dissipation: Arrhenius Equation에 의한 반응속도와 혼합속도를 모두 계산하고, 이 중 작은 값을 반응속도 사용한다.
Eddy-Dissipation: 혼합속도로 반응속도를 계산한다. Arrhenius Equation에 의한 반응속도를 고려하지 않으며, 반응속도가 온도와 무관하게 계산된다. 반응속도 >> 혼합속도인 경우 사용
Eddy-Dissipation Concept(EDC): 격자보다 작은 난류구조 안에서 화학반응속도를 계산함으로써, 난류오 화학반응속도의 상호작용을 고려한다.
In ANSYS Fluent, "Finite Rate" and "Eddy Rate" are two different models that can be used to model chemical reactions. The main difference between the two is the way they calculate the reaction rates.
The Finite Rate model calculates the reaction rate based on the actual chemical reactions taking place in the fluid. The effect of turbulent fluctuations are ignored, and reaction rates are determined by Arrhenius kinetic expressions¹.
On the other hand, the Eddy-Dissipation model assumes that reaction rates are controlled by the turbulence, so expensive Arrhenius chemical kinetic calculations can be avoided¹.
The Finite-Rate/No TCI model is a chemical reaction model used in computational fluid dynamics (CFD) simulations. In this model, the Arrhenius formula is used to calculate the chemical source term, ignoring the influence of turbulent pulsation¹. This model is acceptable for combustion with relatively slow chemistry and small turbulent fluctuations, such as supersonic flames¹.
The Finite-Rate / Eddy-Dissipation model is a hybrid model that combines the Finite-Rate model and the Eddy-Dissipation model. This model is used in computational fluid dynamics (CFD) simulations to compute reaction rates for turbulent flows.
In this model, the reaction rates are computed using both Arrhenius kinetic expressions (from the Finite-Rate model) and by assuming that reaction rates are controlled by turbulence (from the Eddy-Dissipation model). The model is computationally cheap and can be used with one or two step heat-release mechanisms for realistic results².
The Eddy-Dissipation model is a chemical reaction model used in computational fluid dynamics (CFD) simulations to compute reaction rates for turbulent flows. In this model, reaction rates are assumed to be controlled by the turbulence, so expensive Arrhenius chemical kinetic calculations can be avoided. The model is computationally cheap, but for realistic results, only one or two step heat-release mechanisms should be used.
The Eddy-Dissipation Concept (EDC) model is a chemical reaction model used in computational fluid dynamics (CFD) simulations to compute reaction rates for turbulent flows. This model is based on the assumption that chemical reactions occur in regions where the dissipation of turbulence energy takes place. In flows of moderate to intensive turbulence, these areas are concentrated in isolated regions, occupying only a small fraction of the flow. These regions consist of “fine structures” whose characteristic dimensions are of the order of Kolmogorov’s length scale in two dimensions, but not in the third ¹.
In this model, detailed Arrhenius chemical kinetics can be incorporated in turbulent flames. The model provides an empirical expression for the mean reaction rate based on the assumption that chemical reaction occurs in the regions where the dissipation of turbulence energy takes place². Note that detailed chemical kinetic calculations are computationally expensive.
ANSYS Fluent에서 "Finite Rate"와 "Eddy Dissipation"는 화학 반응을 모델링하는 데 사용할 수 있는 두 가지 다른 모델이다. 둘 사이의 주요 차이점은 반응 속도를 계산하는 방법이다.
Finite Rate model은 유체에서 발생하는 실제 화학 반응을 기반으로 반응 속도를 계산합니다. 난류 변동의 영향은 무시되고 반응 속도는 아레니우스 운동 표현에 의해 결정된다.
반면에, Eddy-Dissipation model은 반응 속도가 난류에 의해 제어된다고 가정하기 때문에 값비싼 아레니우스 화학 운동 계산을 피할 수 있다.
Finite Rate/No TCI model의 경우, 이 model에서 아레니우스 공식은 난류 맥동의 영향을 무시하고 화학적 근원 항을 계산하는 데 사용되며, 상대적으로 느린 화학 반응과 초음속 화염과 같은 작은 난류 변동을 가진 연소에 적합합니다.
Finite Rate/Eddy-Dissipation model은 Finite Rate model과 Eddy-Dissipation model을 결합한 하이브리드 모델이다.
이 모델에서 반응 속도는 Finite Rate model에서의 아레니우스 운동 표현과 Eddy-Dissipation model의 난류에 의해 제어된다고 가정하여 계산된다. 이 model은 계산적으로 저렴하며 현실적인 결과를 위해 1~2단계 열 방출 메커니즘과 함께 사용할 수 있다.
Eddy-Dissipation model은 경우, 반응 속도는 난류에 의해 제어된다고 가정하기 때문에 값비싼 아레니우스 화학 운동 계산을 피할 수 있다. 이 모델은 계산적으로 저렴하지만 현실적인 결과를 얻으려면 1~2단계 열 방출 메커니즘만 사용해야 한다.
Eddy-Dissipation Concept (EDC) model의 경우, 난류 에너지의 소멸이 일어나는 지역에서 화학 반응이 일어난다는 가정에 기초한다. 중간 정도에서 집중적인 난류의 흐름에서, 이 지역들은 흐름의 아주 작은 부분만을 차지하면서 고립된 영역에 집중된다. 이 영역들은 Kolmogorov's 2차원 길이 척도와 같은 특징적인 크기의 "미세 구조"로 구성되어 있지만, 3차원은 아니다.
이 model에서 상세한 아레니우스 화학 동역학은 난류 화염에 통합될 수 있다. 이 모델은 난류 에너지의 소멸이 일어나는 영역에서 화학 반응이 일어난다는 가정에 기초하여 평균 반응 속도에 대한 경험적 표현을 제공한다. 자세한 화학적 운동 계산은 계산 비용이 많이 든다는 점에 유의하십시오.
Reference
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(08) Premixed Combustion Finite Rate/No TCI Simulation - MR CFD. https://www.mr-cfd.com/shop/premixed-combustion-species-transport-finite-rate-no-tci-ansys-fluent-cfd-training/.
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(11) A comparative study of radiation models on propane jet fires based on ... - ScienceDirect. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405844021013645.
(12) Eddy Dissipation Model - an overview | ScienceDirect Topics. https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/eddy-dissipation-model.
(13) Modifying the constant coefficients of Eddy-dissipation concept model in moderate or .... https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0094576518319817.
(14) Impact of Chemistry Turbulence Interaction Modeling Approach on the CFD Simulations of .... https://mdpi-res.com/d_attachment/energies/energies-13-06467/article_deploy/energies-13-06467-v2.pdf.
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