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AVL-FIRE自己总结_图文

制作面、线网格
hypermesh 学习小结
? 检查模型 点击眼镜检查,将会出现一下几种类型的线。 红线 绿线 蓝线 黄色 自由边 特征线 压缩线 三面的公用线 ? 不规则的面 选择先删除面,1)再对其进行缝补,缝补使用 Gemo——Surface—— Line —不使用自动生成面。 2)缝补不上的时候可以加点,加点操作为 Gemo— —point edit——加点 3)edge edit,中 replace 可删除偶数边,进行缝补,需 要点网格不点表壳。 ? 定义表层 Tool—Organize—Component—命名—Creat—Tool—Organize—Surf——选中 面—Move 命名的时候最好在细化部位加上数字以区分。 ? 画表面网格 F12 画网格—surf 上面右击选中 display——mesh,由于细化尺寸不一样, 0.625 一下的面用 0.625,选择Δ 画,0.625 以上的用 1 画 ? 导出表面网格 export—第二个—文件类型 Abaqus——export ? 备注 ? Hypermesh 中需要生成三套网格,即气门重叠、只有进气门和压缩 阶段。每一套都要进行细化和定义 ? 定义网格有 BND_inlet、BND_outlet、其余均为 REF_ ? 压缩阶段需要删掉两气道并进行缝补,使用 Geom—surface 缝补 ? 导入 hypermesh 的壳体是.igs 格式,画网格之前的文件保存后为.hm 格式,画完网格的文件保存后为.inp 格式 使用 Gemo 中 quick edit,toggle edge 将其合并若和并 不成功,调大 toggle 的数值,将红线变成绿线 正常线,使用 toggle 将绿线变成蓝色的压缩线, 压缩线可以使划分的体网格不限制在绿线的顶点处。 F2 为删除快捷键,选用 Surf—delete, 若黄线出现的仅为某条线,点击 quick edit,toggle —右键点击线—变成红线,再点红线变成绿线。

线网格
mesh 右击导入 input 文件,对 squish 进行重新划分。 ? Selection 定义 定义四类 BND、MOV、INI、REF,MOV 的部分即使没有进排气门也要定 义名称,其余不需要。 ? MOV_intake/exhaust_valve_moving/buffer/non_moving 和 MOV_piston_m oving/buffer/non_moving ? v_INI_intake/exhaust_port 和 v_INI_cylinder,三者必须是完整的封闭的 v_INI_cylinder 需要加上火花塞,构成封闭系统,V_INI_intake_port 需要 guide 和隔板。

? 画线网格 ? 难点是什么位置应该生成线网格?气门靠近气门座的地方,气门上下两个 端面上,气门座上,进出口,chamber 即燃烧室附近,以及火花塞的电极。 ? 自动生成线网格 FH——Edge tools——Auto edge-closed edges ? 三个参数的含义:minimum number of edge patches 指定了组成封闭 曲线需要的最少的线段数目。小于指定数目的线段将不被选择。 ? Minmal edge length 指定了所组成的封闭曲线的最小的长度,小于指定

长度的曲线将不被选择。 ? Angle 相邻的两个表面网格的法线方向的夹角大于指定的角度时,交界 线才会作为线网格被选中。也就是两个面的夹角小于 180—设定值,则 交线被选中。 ? 手动添加线网格 Auto edge——trajectory,设置好,再点 Trajectory,点击面网格上相邻两点。可 以添加线网格, 第一个选项只能生成两点间的一段 第二个选项可以将一圈的线网格都画出来 角度为两个面最大夹角 Selectmesh 是选择要添加到的线网格文件。 ? 如何删除? 对于要删除的线网格新建 selection,命名-选中线,再 cut。 也可以指定一部分面网格的 selection,然后生成这些部分的线网格。 画好了线网格,在点击保存之前,在 mesh 文件夹里还没生成 flm 格式的线网格 文件。这时直接右击左侧目录中的线网格,delect 就可以删除线网格。但是保 存之后,就生成了 flm 格式文件,需要在 mesh 文件夹中去删除。

制作动网格
压缩上止点为 720 度三套面网格和线网格画好之后,可以制作动网格,FEP。 新建 FEP 文件夹,创建一 FEP 文件。过程:Fame Engine + 选择 FAH ? Moving definitions:输入 MOV_intake/exhaust_valve 和 MOV_piston 然后点 击 new definition ? Mov_intake_valve 和 Mov_exhaust_valve 自动出现三部分,Type of mov ement 使用 Curve,选取适当的.dat 或者 txt 文件,气门的运动方向为 bu ffer 到 moving 方向,使用 FM——info——get info 取出两点的坐标。 Mov_piston 的 type movement 使用 piston displacement function 活塞位 移函数,设置 Connecting rod length 连杆长度,Stroke 活塞行程,活塞 的移动方向取决于第一套网格活塞的位置,活塞正处于向上止点运动则 活塞方向为由下到上,在火化塞上取点,因为火花塞正对着活塞。

?

? Input Surfaces 点击 Add,选中对应的线网格和面网格,设置每套网格对应的角度,用 Vali date surfaces 检查 Offset 的设置,若模型中已将气门下移 0.2mm,则 Offset 为 0,若为没有设 为 0.2mm,活塞的 Offset 一直保持为 0 ? Setting ? Maximal cell size 和 minimal cell size 除特别细化部分之外的网格尺

寸,一般为 2mm 和 0.5mm ? Selection for connecting edge 选 BND_inlet 和 BND_outlet 设置默认 ? Selection for remove cell 选 BND_gb,因隔板内没流体不需要动网格 ? Selection for refinement 右击 Auto-new,所有 REF_的部分选中并添加 Chamber 气门座附近 0.25mm,其余全为 1 intake/exhaust_port 气门座附近 0.5mm,其余全为 2mm exhaust_seat 0.25mm intake/exhaust_valve 与气门座接触部分 0.25,其余 0.5 exhaust_valve_0.25 在排气关前 10 度细化,本例为 345-355, 0.125mm intake_valve_0.25 在进气前后 10 度细化,349-359 和 571-581,0.125 gb 平面 2,垂直面 0.5 guide 1mm liner 最大 0.25mm,上止点前后 5 度细化 355-365 和 710-715, 0.125mm 韩松最大设为 1,指定喷雾开始前到燃烧结束都为 0.5 Piston 大的部位为 2 小的部分 0.5 有倒角的地方要 0.25 韩松指定喷雾前到燃烧结束都为 0.5 ,倒角部位更要≤0.25 Liner 为 1 Add 特别指定喷雾开始前到燃烧结束都为 0.5 spark 0.5 和 0.25mm Squish 0.5 和 0.25mm ? Closure Level 默认值 1 ? Number of boundary layers 默认值 1 ? Number of domains 默认 1 其余按默认值 ? Fixed octree centers 默认 ? Meshing interval 10 5 ? Movement Method 14 0.1 ? Start meshing——选择计算核数,result 中查看网格质量。设置完可以点 击 export setting,将设置的 fep 文件导出。 ? 如果有红色的

1、可以删去,重新计算,这样有可能会合格。 2、可以 Setting——Meshing interval——Add 2 1 重新计算。 3、如果还有红色的,点击红色部分,load 模型。用 Info—check 检查。然后点 击 visualize 查看 selection,多了三项,只显示这三项,找出出问题的地方,然 后再 Selection refinement 中,找到对应的 selection,然后指定角度,进行细 化。 ? 导出动网格 都合格之后,Write FMO file,新建一个文件名,保存到 fep 文件夹,得到 一个 flm 文件,后面的计算就用它。 导入刚生成的 flm 文件,点击保存。 右击 Calculation,对其新建一个 case,保存。这样就可以设置求解器了。 可以观看动网格的动画效果。FM——Dummy run——在 FMOfliename 中选择 Fmo 文件——FLMfilename 导入 flm 文件——start dummy run

设置求解器
右击Calculation,选择New Case (FIRE) ,选择动网格,一个新的Case 将出现 在Calculation 文件夹里,求解器的相关设置都存储在这里。 Solution type 选择Default。其他选项是一些设定好的模型,选择之后,下面 的设置很多会有默认值,节省参数设置时间,一般不用。 一、Runmode:选Crank-Angle ,table模式。Delta_alpha 为时间步长的选择 时间步长:一定要精心控制,对计算的稳定性和精确性都会有影响。 开始前3-5度(349-353) 换模型前后2CA (353—357) (579-583) 喷油、点火前2度和整个阶段 压缩、排气冲程 0.5/0.25 1/2CA 收敛性差 收敛性差 收敛性差 0.5CA 收敛性差 0.1CA 收敛性差

排气前2CA 0.5/0.25CA Activate Engine cycle freezing 不激活 Restart without time information 保持默认不激活

二、Module activation 激活 Spray Combustion Emission wallfilm。 Species transport 自动被激活。 ? Boundary Condition 定义进出口和多有壁面,一般是把所有的 BND 添加进去 1、BND_inlet:设置质量流量、进口温度、湍动能(可按默认值 1) Copy from BC 保持默认值 1, Type of BC 选择 Inlet/Outlet Inlet/Outlet 选择 Mass Flow,根据实验数据,或者由 boost 算出 Activate Flow direction 不用激活 EGR mass fraction(残余废气系数)0 Equivalence ratio(空燃比),Fule mass fraction(燃油所占比例)没燃料,应 该就是 0) Fixed temperature 激活 有数据就表格,没有就平均值 Fixed scalar 激活 Fixed turbulence 激活 turbulence(湍流)的定义:如果用户已知入口的流速,可以将这个速度作为参考 值定义为Turb.Ref.velocity,(入口流速为什么不是表格)湍流速度与这个参考 速度的关系为5-10%,即得到了第二个数据(% of mean velcocity),程序根据以上 两个数值自动计算湍流速度大小,

的数值。湍流长度尺度Turb.Length scale 的数值与% of hydraulic diameter 相 关,进口面的水利直径程序会自动算出,用户只需输入湍流长度尺度与水利直 径的百分比关系,建议是5-10%。用户也可以直接定义湍动能和湍流长度尺度 的数值。注意:入口湍动能的增加有利于计算过程的收敛。 这是入口湍动能,和给的初始条件的湍动能是不一样的,注意要区分开。不知 道就保持默认。湍动能,湍流尺寸只设置缸内的初始状态,进排气口湍流不 明显。 Turb.diss.rate (耗散率),有上面的自动算出 2、BND_outlet:设置静压和 EGR Copy from BC 保持默认值 1, Type of BC 选择 Inlet/Outlet 选择 Static Pressure Pressure选择 Table 模式,发动机的瞬态计算时为出口的瞬态总压,即随时间变 化的曲线,它可以通过实验得到,也可以通过Boost 仿真得到。 Activate Flow direction 保持默认 EGR mass fraction 为 1 出口全为废气。 Equivalence ratio(空燃比),Fule mass fraction(燃油所占比例) (没有燃料,应该就是 0) Fixed temperature 、Fixed scalar 、Fixed turbulence 都选 NO, 3、壁面边界条件只设定温度 Piston Chamber Liner Intake port Exhaust port Valve Seat ? Fluid properties ? Initial condition 根据网格套数对进气道、排气道、气缸分别设置三者的压力、温度、湍动能、 EGR 率和当量比,其余可以默认 Pressure 由实验来 初始时刻的缸内压力 比大气压大一些 Temperature 由实验来 900——1000 Density 有上两个自动算出。 Turb.kin.enery ===(3/2)*(u 的平方)。u===1.4*h*(n/60) Turb.length.scale====H/2 h:冲程。n:转速。H:气门最大升程。 Turb.diss.rate(湍能耗散率) 由上两个自动计算出。 EGR mass fraction (残余废气系数)排气为 1,进气为 0. Equivalence ratio 设置都为 0 因为初始时和燃烧后没燃料。 Velocity u v w 不管 Additional terms:保持默认即不激活 Wall——mesh movement Wall Wall Wall Wall Wall——mesh movement Wall 都为空气不用管 500-600K 450K 450 330K 550K 进 330 进 330

排 550 排 550

Initialization mode

定义缸内初始时刻的涡流滚流比,对于汽油机,缸内涡流(滚流)有进 气行程中进气道对气体的组织作用确定,在进气行程的仿真中自动得到。保持uniform initialization。子选项Swirl/tumble可能是滚流涡流比

Reinitialization

如果知道后面某度的某些参数,可以再此处设置。如果在点火 前设置空燃比,相当于加入仿真工况下的汽油量。 Smoothing 在某一度,对压力、温度迭代次数,子选项后面的 Iterions 为迭代次数。 更为平衡,易于收敛。

Type of hydrocarbon fuel 选燃料 EGR Composition为1,说明缸内气体为完全燃烧后,残余废气中氧含量为0。 排气道湍动能:韩松设置 100 ? Solver control 1、Discretization (离散) ? Calculation of boundary values(计算边界值):推荐Mirror Extrapolate(外差),Mirror(镜面对称);外插更加准确,Mirror更易收敛 ? Calculation of derivatives (计算导数):推荐Least Sq.Fit(最小二乘法) Least Sq.Fit对网格不好的网格计算更为准确而作为默认选项。如果体网格有 很多坏网格,可以使用Gauss(高斯法) 。 ? Cell相关的三个量可以再发散的区域激活,利于收敛,一般不激活 Cell face adjustment-equation/geometry 一般选择NO作为默认选项,因为这 会影响能量守恒,但是,他对质量不好的网格(即有很多坏网格)计算有 帮助。 ? Realizability Constraints 激活,利于收敛 控制局部湍流粘度的最高值,保障计算的稳定性 ? Decoupled Domains用于多计算域 NO

? 算法:推荐simple/piso Simple 这个算法是从离散的连续方程和动量方程里导出一个压力校正方 程,Simple 和 Simple/piso 的差别在于速度的更新方法不同。Simple/piso 对 于松弛因子的依赖较弱,压力的校正甚至不需要下松弛。Simplec 对于一些 压力-速度耦合起的作用较大的时候会得到更好的结果,而在一些有其他源 项的情况下,如较强的湍流,喷雾,燃烧时,Simple 算法会更好。 ? Variable Limits:按默认 选择NO

? Equation control (方程控制) ? Activate equations 模块 模型选择 说明

Momentum Continuity (动量方程)

Yes

? ? ?

k-zeta-f:四方程模型,精度和稳定性都 较好,比 k-ε 更准确 Spalart Allmaras 一般用于高马赫数流动 k-e (涡粘性/耗散模型):双方程模 型。 基于 Boussinesq 假设,隐含湍流是 各相相同性的,导致对复杂流动的模拟不 够准确。优点是计算稳定性好,对计算资 源的要求和花费低。适合工程应用。 RSM 对每个湍流应力分量的求解能准 确模拟湍流应力场及其各相异性。缺点: 对计算资源要求高,稳定性差。 AVL 复合湍流模型:结合 k-e 与 RSM 的 优点提出的复合模型。 Laminar 层流模拟;LES 大涡模拟 只用 于研究;PANS 翻译为部分 N-S 平均法

Turbulence (湍流方程)

k-zeta-f

?

? ? Energy(能力方程) Enthalpy(焓) Wall treatment (壁函数) Heat transfer model (壁面换热) Compressibility Viscous heating Pressure work Scalar Pressure reference cell 压力参考网格 Two stage pressure correction Yes Total enthalpy

一般情况选这个 对层流区进行优化 Hybrid wall treatment与k-zeta-f匹配使用

Hybrid wall treatment

Standard wall function

Compressibile Yes Yes No 默认

可压缩流体

培训没有提,应该是保持默认即可

Yes

对于一 个稳 态过程 , 推荐使 用二 阶压力修 正,可以显著提高压力方程的收敛性。

? Underrelaxation(低松弛因子):控制流体运动方程的运算快慢

对计算稳定性有较大影响,主要为前四项:动量、压力、湍动能和耗散 率,在计算刚开始或者喷雾燃烧或计算发散时,可将这四项调小,可以给 定 table 设定,一般松弛因子可以按照左图进行设置。所有松弛因子不要低 于右图中的最小值。

Energy mass source

≥0.8 ≥0.8 最好为 1

否则求解的温度可能不准 为了保证计算能够收敛,可短时间内将之调 整得小一些(例如排气门刚刚打开的时候) 计算稳定后调整回大于 0.8

fluent 教材中述说: Under-Relaxation Factors 是分离式求解器所使用的一个加速收敛的参数,用 于控制每个迭代步内计算的场变量的更新。注意,除耦合方程之外的所有方 程,包括耦合隐式求解器中的非耦合方程(如湍流方程),均有与之相关的松 弛因子。为了尽可能地加快收敛,可在刚一启动时,先用默认值,在迭代5~10 次后,检查残差是增加还是减小,若增大,则减小松弛因子的值;反之,则增 大。总之,在迭代过程中,通过观察残差变化来选择合适的松弛因子。注意, 粘度和密度均作松弛处理。 ? Differencing scheme(差分格式):

差分格式

适用模块

Blengding factor

备注

Central differencing (中心差分) Minmod Relaxed Upwind(迎风差分)

Continuity必须用

1

二阶精度最高,收敛性差

Momentum用之 湍流、能量、尺度

0.5 0

二阶精度较中心差 一阶精度最低无条件收敛

blending factor(揉和因子):选择一个高阶格式,然后设定一个揉和因

子,这样就在高阶格式中揉入了低阶格式。当选择低阶格式的时候,揉和 因子就设置为0就行了,1 表示计算只应用高阶格式,而0 表示计算只采用 迎风格式(一阶格式) ? Linear solver(代数方程) 在FIRE中采用了非常有效的共轭梯度方法(CG): GSTB 和CGJP。计算开始收 敛性比较差的时候选用GSTB, 然后采用CGJP来加快计算速度。大多数情况 下Continuity公差可取0.01,最大迭代次数为100 。AMG类似GSTB, 一般用 于非常复杂的问题但要多占用50%的内存。一般情况下,按下图设置: 注意:目前连续性方程continuity建议使用AMG,其余设置同图表

? Convergence criteria(收敛标准): 仿真计算过程中,求解器需识别何时终止计算以及瞬态计算时何时跳入下一 步,有两种方法做出判断。 (1)循环步数超出了给定值时,计算终止或进行下一步。 (2)若流通残余量小于给定值,求解器假设计算收敛从而终止计算或进入下 个循环。 ? Max.number of iteration(最大迭代步数): 80或者50一般不超100 ? Min : 3 5 8 10 15 ? Normalized residuals:一般开口系使用,收敛残差为10-4 ? Reduction :一般闭口系可以采用,收敛残差为10-2 ? 收敛标准:一般用表格。刚开始计算,换模型调大,调大一个数量级。需 要激活: Pressure:1E-2 Momentum:1E-2 Energy :1E-2 ? 2D 结果 都激活

指定某部位的输出结果,需要使用 formula,选择 selection for 2D,添加 fo rmula 进行设置,如需要火花塞附近的流场,选中 enable geometric selectio n — Geometric selection by formula — import example —选中 sphere (球 形),给定原点和半径。

? backup 和 restart 选项,在喷雾、燃烧、排气门打开前 1 或 2 度需要设定 b ackup 文件 ? 3D 进气过程少输出 10 或者 20 1 或者 2

喷雾 燃烧时会多输出

压缩上止点后 100 来度有可以少输出。 ? Log 不管。 ? restart和backup文件 Write restart file (<Casename>.rs0, <Casename>.rs1) 在计算过程中,restart 文件可以按照用户定义的输出频率进行输出,在整个 计算过程中,程序只会保留两个 restart 文件,即最近生成的 restart 文件 和它前一个 restart 文件。最早的restart 文件将被新生成的文件替换掉。若 Write restart file 不被激活的话,程序将不会生成restart 文件。 Write backup file (<Casename>.bc_0100, <Casename>.bc_0200, etc.) 在计算过程中,backup 文件可以按照用户定义的输出频率进行输出,与 resta rt 文件不同的是在整个计算过程中,每一个 backup 文件都不会被新生成的文 件替换掉,若计算中途停止,那么可以从任意一个 backup 文件开始重新进行 计算。若 Write backup file 不被激活的话,程序将不会生成 backup 文件。 ? Modules: Species transport 选择 Standard。 2D result 三个激活。 3D result 三个激活。

? Combustion
? Control Extended output ? Combustion models Time dependent activation 不激活 燃烧模型选择 Coherent Flamelet Model 相关火焰模型 ? 备注: 1、 Eddy Breakup Type Combustion Model 涡破碎模型 认为化学反应时间尺度远远小于湍流时间尺度,所以燃烧时间尺度由湍流时 间尺度决定。 Constant A:主要调节参数,其值增大,燃烧速率增大。取决于燃油参量和 区域的湍流结构。一般在 3 到 25 之间。填什么值??? Constant B:1 压燃式发动机;0 点燃式发动机。 选择 on 开启燃烧模块

Local:特征时间步长取决于当地的湍动能和耗散率,应用于柴油机 Global:特征时间步长取决于全局的湍动能和耗散率,应用于汽油机 Strech:特征时间步长是对当地的湍流时间尺度的修正,考虑了火焰厚度和 速度以及湍流特性的影响。适合哪种情况,还是都适合??? Limit:对湍流时间尺度的一个限制,防止其过小,引起燃烧速度过快。 2、 Turbulent Flame Speed Closure Model 湍流火焰速度模型,适用于汽油机 TFSCA:适用于均匀混合的燃烧。CAI:不可调参数,始终为0。 CFP:控制参数,增大会加速燃烧速度。怎么填??? TFSCB:适用于均匀混合和非均匀混合的燃烧,与TFSCA相比,其对近壁 处的燃烧做了修正。同上的问题??? 3、 Characteristic Time Scale Model 特征时间尺度模型 4、 Transported PDF Model 概率密度函数模型 5、 Coherent Flamelet Model :柴油机、汽油机都适用。 ? 燃烧方式:ECFM-3Z(2013 年培训新推荐) CFM-2A、MCFM、ECFM 均适用于火化点火发动机 ECFM 3Z:适用于汽油机和柴油机,若为汽油机,激活spark ignition-选择球形 火焰sphere,校对缸压需要调整initial flame surface和strech factor ? Initial flame surface density:初始火焰密度,推荐值在100-500,数值越 大,燃烧迟滞期越短。 ? Strech factor:调整参数,推荐值在1.0-4.0,数值越大,燃烧速率越快。 ? Combustion factor:1.0不作调整 ? Spark Ignition model:参考ECFM中的Initial flame kenel shape ? Laminar terms 选off ? Mixing model parameter:影响燃油和空气向混合区的扩散速度,增大会加 速混合,加快燃烧速度,例子给定值为1 ? Auto-ignition model: No表示不使用ECFM中自带的点火模型 Formula使用Arrhenius经验公式计算着火延迟 Table将正庚烷的着火机理以表格的形式设置在求解器,计算时程序自动根 据当地的状态条件从表格中插值 Two-stage与table相似,但是能够考虑冷火焰着火和主着火两阶着火过程, 能准确模拟着火延迟过程。 ECFM 适用于汽油机,也适用于GDI的发动机,另外燃油的反应机理是两步反 应,考虑了CO和H2的生成。目前对于所有的火花点火的汽油机和气体发动机 我们都推荐使用这个模型。 ? Automatic model parameters 只有一个off。 ? Comsuption factor: 1.0 不做调整。 ? Initial flame kernel shape(初始火焰核心形状即点火模型):推荐Spherical 1) Spherical:可以与CFM—2A、MCFM、ECFM、ECFM-3Z种模型一起使

用,初始火核是球形的,点火时刻,持续期以及初始火焰密度用户设 定。 2) Spherical-delay:只能与ECFM联合使用,燃烧的迟滞期以及初始火核 大小及密度由程序计算得到。 3) Ellipsodial:初始的火核是椭球形,不推荐使用。 4) AKTIM:只能与ECFM模型联合使用,是最准确的基于物理概念的点火 模型,可以考虑点火能量,火花的移动等等对点火的影响。具体的定义 在火花塞的定义中进行。 Activation of Aktim expert mode(激活Aktim专家模型)是否激活 ? Laminar terms 选off ? Time scale 选Global Transported PDF Model 适用于汽油机。具体参数设置以后再了解。 Characteristic Time Scale Model (特征时间尺度模型)适用于柴油机。

? Ignition models
Spark ignition:on 火花点火方式 Number of spark locations:1 火花塞的个数 Spark locations(火花塞的几何位置坐标): Spark timing: 点火时刻 Flame kernel size:初始的火核尺寸 一般默认(使用Aktim,此参数不起作用) Ignition duration:点火持续期 一般默认(使用Aktim,此参数不起作用) Auto ignition off ? 2D 第一列都选 ? 3D 第一列都选 CFM前两个。

? Emission
? NOx model :推荐Extend Zeidovich Extended Zeldovich:可以与所有的燃烧模型联合使用。 Extended Zeldovich+partial equilibrium:与特征时间尺度模型联合使用最好。 Extended Zeldovich +prompt +Fule,这个模型当燃烧是稀燃时,计算比较准 确。 ? Soot model:一般选择Frolov Kinetic Model。这个模型物理模型精确,另 外用户不需要调整参数,是我们推荐的soot排放模型。 ? Radiation correction 不激活 ? Others off ? 2D: General 不选 ? Emission models 全选 ? 3D 全选 Soot in Oil model 采用经验公式的方法计算Soot在缸套壁面润滑油上的吸附, 并且不考虑其再次解吸附的过程。 Face selection:选择可能对Soot产生吸附的表面(face selection),一般应为缸 套的内表面。

? Spray
? Property set number: 填1就行,燃油物性设置序号,这个序号可以在后面 定义喷嘴的时候使用,即不同的喷嘴可以喷射不同类型的燃油。 ? Number of fluids: 燃油种类的数目 ? Set temperature:可以和后面喷嘴中燃油温度设置一样。一般就293.15k, 全局温度,比如程序会以这个温度对油膜中的燃油进行初始化。但是其与 通过喷嘴喷射进来的燃油温度无关,这种燃油的温度在喷嘴中设置 ? Type:目前FIRE可提供的燃油种类有27种,另外还提供四种可以进行用户 自定义,如果选择自定义,用户需要通过cyusepr.f 和cyusede.f两个子函数 定义燃油的物性。 ? Index gas species scalar eq 保持默认1 ? Initialization 保持默认1 ? Solver 保持默认。 Spray task 激活 Spray。 Solution flags 里的所有选择推荐激活。 Coupling flags 里除了Tke和Dissipation,其他必须激活。这些选项决定了parcel 和主流体之间的物理量的相互作用。 Interpolation mode 含义是:parcel处于cell的实际位置处物理量的计算方法 Constant:不考虑parcel的实际位置,只取所在cell中心处的物理量的值 Linear: 根据parcel的实际位置,物理量根据其与cell中心的距离进行插值 计算 Linear Wall:与linear的不同在于边界网格的处理,即边界网格采用Constant 的方式。 ? 2D:建议全选 ? 3D:默认 ? Monitoring 不用 ? Submodels: 燃油进入了燃烧室之后会经历破碎、湍流扰动、变形、碰撞聚合和碰壁等 一系列物理变化过程。这些子模型就可以描述这些变化过程。(初次破碎 在喷嘴的设置中定义) Enable 喷雾子循环的时间步长取决于湍流的时间尺度和液滴通过网格 单元的时间尺度的最小值; Turbulent Dispersion O’Rouke :当湍流的时间尺度很小时,使用这种方法能够降低计算时间 Model 湍流扩散:湍流涡团的无规则运动必然使液滴在其运动过程中不断受 (湍流扩散模型) 到一种随机的干扰力。因而改变了液滴的运行轨迹,由湍流脉动在运 动粒子上产生的这种附加的随机运动就是所谓的湍流扩散。其特征时 间尺度受湍流涡团的寿命和液滴通过计算网格所需时间的影响。 Particle Interaction Disable 喷雾模型基于欧拉拉格朗日模型,假设粒子间的距离很大,无 Model (粒子相互作 碰撞 用模型)

O-Rouke 对同一个网格单元的所有粒子进行比较判断是否会发生碰撞, 缺点是当粒子的数目很多时计算时间会很长; Schmidt 与 O’Rouke 模型相比,对粒子进行预排序,计算效率更高; Nordin :是Schmidt模型的一种延伸,降低了对网格密度的敏感性; 粒子相互作用:粒子和粒子之间有可能会发生碰撞,碰撞后会发生聚 合或者再次破碎,这个模型模拟的是这种现象。 Disable 粒子和壁面的相互作用,可在 wallfilm 中进行设置 Walljet 0 / 1 / 2 :受入射液滴的Weber number控制,这三种模型均不与 壁面的油膜发生质量交换,故不能与 wall film模块中的splash模块一起 使用 walljet 0 :没有破碎发生 ,适用于喷射速度较低的和入射距离较短的喷 射,适用于GDI发动机;; walljet 1 和 wall jet 2 的区别是反射角度和破碎直径的算法不 同, walljet1适用于热壁面,walljet2适用于冷壁面; BG、 AO、MS 三个模型均可以模拟飞溅的现象,故可以模拟油滴与壁 膜之间的质量交换。可以考虑干湿壁面,粗燥光滑壁面的影响。 L、R、S、M 这几种模型使用较少 单物质成分推荐 Dukowicz,该模型不需要迭代,计算时间短,是推荐 选项,认为传热和传质过程是完全相似的过程,并且假定 Lewis数(热 扩散系数与质扩散系数的比值)为 1。计算油蒸汽的物性参数(比热, 粘性等)所对应的温度采用1/2法, 即是当地流体温度和液滴表面温度 和的1/2。参数意义: E1 :传热系数因子,直接影响传热系数的大小,大于 1 ,传热增加, E2:传质系数因子,直接影响传质系数的大小,大于1,传质增加 Transient Heating E3: 考虑液滴的实际瞬态加热过程的换热系数的增 强,数值越大,换热增强。 Non-uniform heating E4:使用抛物线函数描述液滴温度沿直径方向 的变化,E4是抛物线逼近的系列数。 Deformation :由于液滴的变形对传热面积E5和Nusselt数E6的影响。 Internal Circulaton :由于液滴内部的流动(旋流)对换热的增强。 E7:针对球形液滴;E8:针对变形液滴。 E3——E8是对蒸发模型的修正。E3 E5 E6 E7 E8是调整因子,其缺省值 为1,E4的缺省值为500。目前修正模型只能与Dukowicz, Abramzon, Frolov蒸发模型联合使用,当激活修正模型时,上述三种模型的调整参 数E1和E2可以保持使用缺省值1不变。 Spalding : Levis 数为1,但是由于不再认为传热和传质是完全相似,需 要先求解温度的微分方程,才能求得液滴的新直径,因此需要迭代。 Abramzon :需要迭代,但是不再有Lewis数为1的限制。 备注对于发动机运转条件下的燃油蒸发过程,三种模型无明显区别。

Wall Interaction Model(碰壁模型)

Evaporation Model(蒸发模型)

柴油机用 wave,汽油机默认用 HUH-GOSMAN 也可用 wave Wave:可调整的参数不多,结果可靠,适用于多喷孔的柴油机。 Break model (破碎 FIPA :使用的范围更广(其 We 数可以很小),适用于柴油机和汽油 机。 C1——C7的意义,以及他们的调整方法???? 模型) TAB 模型不适用于柴油喷射,可以应用于低速的汽油喷射过程(空锥 形喷射或者漩流喷射) HUH-GOSMAN 适用于中等喷射压力的汽油机多孔喷射

? Particle introduction methods: ? Nozzles::有多少喷孔添加多少 nozzle
? Activate particle introduction from nozzle 激活。 ? Nsizes 、Nintro、Ncirco:推荐值都为3,分别定义沿喷孔的径向(nintro) 和周向(ncirco)方向空间上分的份数,以及在每一份空间中有几个 (nsizes)parcel被喷入。在一个时间步长内,被喷入到流场内的液滴总数 应该是这三个数的乘积。。 ? Copy from nozzle :保持默认1 ? General nozzle data: Injection timing喷射开始时刻和结束时刻或者是喷射的开始时刻与持续期。 ? Injected mass/volume::应为单独这个喷孔每循环的喷油量(喷嘴喷油量/ 喷孔数) ? Fliud temperature:定义喷入气缸的燃油温度 ? Property set number:与上面燃油物性设置的序号对应。 ? Geometry data: ? Nozzle position: Coordinate :喷嘴位置 direction:喷嘴方向 条件给出 ? Spray Geometry: full spray ? Nozzle hole data: 默认 ? Diagram: 1) Start velocity 设置 0,由喷射时间和总量自动算出。 2) Injection rate:燃油喷射率,这里输入是无量纲的喷油规律,其不要求 真实的数值,而是与实际喷油规律的相似形即可。 3) Outer diameter,inner diameter的解释见下图,如果是多喷孔式的喷嘴, outer diameter设置为喷孔直径,inner diameter设置为0。 4) Half outer cone angle与Half inner cone angle的解释见上图,注意有些破 碎模型可以计算喷雾锥角。默认角度。5和0 5) Partical size,如果没有液滴大小的测试数据,建议直接输入喷孔的直 径。如果有测试数据,以表的形式输入,横坐标为液滴直径,纵坐标为 其出现的概率,其和应该为1。

? Nozzle Submodel: 1) Radial perturbation:在目前的版本中不推荐激活。 2) Nozzle flow simulation:韩松选择DNF,参数默认。 Diesel Nozzle Flow 采用经验公式方法预测喷嘴的穴蚀,并对喷射速率和液 滴直径进行修正。 C1:喷孔入口倒圆的半径与喷孔直径的比值 C2:喷孔长度和喷孔直径的比值,其影响穴蚀发生的位置 C3:设置为0。考虑穴蚀的发生对喷射速率的影响,但是不修正液滴大小。设 置为1,同时修正液滴的大小。 Han Sheet: 通常适用于空锥形或漩流式喷嘴。对于中空锥状的GDI式喷嘴 可以采用这个模型模拟初次破碎,其破碎形式先形成一个很薄的床单样的薄 壁,而后发生二次破碎,使用这个模型必须用TAB模型来模拟二次破碎。 3)Primary breakup:韩松选择 blob,c4 可以修改,其他默认。 Blob injuction 必须给予喷嘴的流动计算结果,认为液滴的破碎受喷孔内的 湍流强度影响的湍流破碎和流畅中的气动破碎相互竞争的结果,这种竞争 一直持续到喷射下游,由气动破碎占主导地位(二次破碎)。 适用于几乎所有的汽油和柴油的破碎形式,blob 可以计算喷射锥角 Core injection 认为喷孔出口处的湍流是导致射流表面扰动的原因,这种波 动在气动力的作用下会增强,增强到一定程度时导致子液滴的产生 4)Gas jet 不激活。 是耦合方面的,不激活。

? Nozzle interface

? Wallfilm
? Calculation task:spray Spray、Feeder 为壁膜来源。Spray 来自喷雾,Feeder 来自于供给(如进气道喷 射发动机,燃油蒸汽与气道等壁面接触而凝结。) ? Property set number for wallfilm:与 Property set number 对应。 ? Minimum film thickness :最小的壁膜厚度,小于此值,壁膜不再考虑其 流动性,但是其蒸发过程仍然进行。韩松添 10-8 ? Solution flags 与 Coupling flags:发动机缸内计算条件下建议都激活。 ? Output:可按默认 ? Submodels: Evaporation submodel(蒸发模型): Combined:是 Sill-Himmelsbach 和 Diffusion 两个模型的结合,适用于宽广的雷 诺数的气体流动状态,适用于发动机各种应用环境,是推荐的选项。 Sill-Himmelsbach:适用于高雷诺数的气体流动条件

Diffusion: 适用于低雷诺数的气体流动条件 v62b: 不再支持的模型,仅仅做结果比较 Multi-component: 这个模型是专门针对尿素液膜的蒸发 Entrainment submodel(卷吸模型):这是在确定卷吸的壁膜中的液体流量 Schadel-Hanratty : 使用 We 数做为做为衡量是否能够卷吸液体的标准 Nigmatulin: 使用 We 以及雷诺数做为衡量是否能够卷吸液体的标准 上述两个模型虽然使用不同的经验公式,但是其计算得到的卷吸速率是非常相 近的,都可以使用。 Ishii-Mishima: 适用于长管道流动的卷吸模型,对发动机的应用不推荐 Entrained droplet size model:Kataoka、Nigmatulin 模型使用的是不同的经验 公式模拟卷吸的液滴的大小,其结果非常相似,故可以选择其中的任意一个。 Entrained droplet per parcel:根据 Entrainment submodel 和 Entrained droplet s size model 能够决定卷吸生成的 parcel 中液滴的个数,Entrained droplets per parcel 这个参数给定了一个限值,即生成的 parcel 中 droplets 的个数必须达到这 个数值时,才会生成新的 parcel。数值 3 是我们推荐值。这样可以避免由于卷 吸生成过多的新的 parcel。 Submodel for splashing(飞溅/碰壁模型):由于 spray 模块中也有碰壁模型, 其与 wall film 的碰壁模型是如何联合使用,总结如下: 1. 在 Spray 模型中的 Wall interaction model(碰壁模型)中选择了 Wall jet 0/ 1/2,则 Wall film 模型不激活。 2. 如果选择了 Bai Gosman 和 Amstan O’Rouk 这两个模型,则 Wall film 可以 激活,但是不要激活 splashing 这个选项。 3. 如果选择 Mundo/Sommerfeld 和 Kuhnke,则 Wall film 可以激活。这时可以 不激活 splashing 这个选项,但是如果激活了,spray 模型中碰壁模型将不再 起作用。这种设置与在 spray 模块中碰壁模型不激活,只在壁膜模型中设置 splashing 模型产生的效果是相同的。

其他注意事项(单独保存 ssf。保存 fep) ? 右键点击模型,再选择 properties,改变模型的一些属性,如显示特点等。
不选择模型,在界面上右键,再选择 properties,改变界面的一些属性。 ? 一个总文件夹里面包含的文件: 一个 fpr 的工程文件,可用 fire 的 open 打开。 一个 mesh 文件夹,里面为线网格和面网格,如果画了静态体网格,也会保 存到这个文件夹(三个网格都是 flm 格式)。体网格和线网格均用 meshimport 导入 fire。 一个 calculation 文件夹,里面为 case。一个新建的 fep 文件夹存放动态体网 格。Fpr(即工程文件)用打开,其余格式文件需要导入。如 inp、flm。 工程文件包含内容: 1、网格文件 flm (线网格,表面网格,体网格) 2、dat 纪录 CFD -WM 的版本 3、fl2 2 维结果(平均值)文件 4、fl3 3 维结果文件 5、fla 求解过程的监控 文件-----ascii 码形式文件,可查看计算的进度 6、flb 求解过程的监控文件----二进制文件 7、ssf solver steering file----求解器参数设置文件 8、ssf% solver steering 文件的拷贝

? 定义 720 度为压缩上止点,进排气提前角、迟闭角都假设为 20 度的话: 340 进气门开,380 排气门关闭,340 到 380 为气门重叠期 Overlap 560 进气门关闭,380 到 560 只有进气道,没有排气道 EVC 560 到 880 压缩和膨胀作功阶段,进气道,排气道都没有 Compr 880 排气门开启 880 到 1060 只有排气道,没有进气道 IVC 假设点火提前角 15,则 705 点火 ? 计算发散 1、调节松弛因子,动量、能量、湍动能和湍流耗散率调小。 2、调节run model的计算步长。


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