基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的缸內(nèi)兩相反應(yīng)流數(shù)值模擬方法研究及軟件開發(fā).pdf

1、內(nèi)燃機(jī)作為當(dāng)今社會(huì)能源消耗主體和環(huán)境污染來(lái)源受到了廣大研究者的關(guān)注,數(shù)值模擬方法開辟了理論直接指導(dǎo)試驗(yàn)和設(shè)計(jì)的新途徑,成為了內(nèi)燃機(jī)燃燒過(guò)程和新產(chǎn)品開發(fā)的重要工具和有力補(bǔ)充。內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程數(shù)值模擬的關(guān)鍵技術(shù)包括運(yùn)動(dòng)網(wǎng)格處理、噴霧模型、燃燒及化學(xué)反應(yīng)機(jī)理以及缸內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值求解方法等。本文主要研究適用于內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)過(guò)程計(jì)算的數(shù)值模擬工具,研究動(dòng)網(wǎng)格算法、燃油噴霧、混合氣形成與燃燒的理論和數(shù)值方法。
　　為了缸內(nèi)工作過(guò)程計(jì)算效率的提高,編制了

2、用于內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)過(guò)程的運(yùn)動(dòng)網(wǎng)格前處理器。實(shí)現(xiàn)了彈簧法、動(dòng)態(tài)層法和增減網(wǎng)格算法處理網(wǎng)格運(yùn)動(dòng),并提出了適用于缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的合并分裂算法,在氣缸內(nèi)計(jì)算域變化過(guò)程中,將計(jì)算域網(wǎng)格進(jìn)行多組同時(shí)合并或分裂。
　　針對(duì)燃油噴霧過(guò)程關(guān)鍵的顆粒定位問(wèn)題,提出了用于燃油噴霧的快速顆粒追蹤算法。通過(guò)對(duì)單元面循環(huán),判斷兩個(gè)時(shí)刻顆粒位置與單元面的關(guān)系來(lái)追蹤顆粒所在單元。針對(duì)由于計(jì)算機(jī)誤差造成的非平面問(wèn)題,提出了虛擬三角化方法。對(duì)非結(jié)構(gòu)多邊形網(wǎng)格中單元面中不共

3、面的網(wǎng)格面問(wèn)題,人為地將多邊形面劃分為幾個(gè)三角形,解決了非平面網(wǎng)格中顆粒穿出計(jì)算域的問(wèn)題。
　　編制了基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格有限體積法的兩相反應(yīng)流多維數(shù)值模擬軟件。對(duì)氣相采用Euler方法求解,采用有限體積法離散控制方程組,由SIMPLE算法求解壓力速度耦合,而對(duì)液相采用離散液滴模型,通過(guò)Lagrange方法求解,考慮液相與氣相之間的完全雙向相互耦合。
　　采用多維數(shù)值模擬軟件單獨(dú)研究了噴霧貫穿、單液滴蒸發(fā)、混合氣形成、碰壁、燃燒過(guò)