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FLUENT二冲程发动机扫气过程模拟

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本教程介绍二冲程发动机扫气过程模拟。

 1   启动FLUENT并导入网格 

(1)在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Fluid Dynamics→FLUENT 19.2命令,启动FLUENT 19.2。

(2)在FLUENT Launcher界面中的Dimension中选择3D,在Option中选择Double Precision,在Display Options中勾选Display Mesh After Reading,Embed Graphics Windows和Workbench Color Scheme,单击OK按钮进入FLUENT主界面。

(3)在FLUENT主界面中,单击主菜单中File→Read→Mesh按钮,弹出Select File(导入网格)对话框,选择文件名为2-stroke-engine-scavenging.msh.gz的网格文件,单击OK按钮便可导入网格。

(4)导入网格后,在图形显示区将显示几何模型。

(5)单击主菜单中Mesh→Check按钮,检查网格质量,确保不存在负体积。

(6)单击主菜单中Mesh→Transform→Scale按钮,在View Length Unit In处选择mm,在Mesh Was Created In处选择mm,单击Scale按钮并关闭窗口。

 2    设置分界面 

(1)单击主菜单中Setting Up Domain→Interface→Mesh按钮,弹出Mesh Interfaces(网格分界面)面板。

(2)单击Manual Create按钮,弹出Create/Edit Mesh Interfaces(创建/编辑网格分界面)对话框,创建以下对应的Interface。

 3    定义求解器 

(1)单击命令结构树中General按钮,弹出General(总体模型设定)面板。在SolverTime中选择Transient。

 4   定义模型 

(1)在模型设定面板Models中双击Viscous按钮,弹出Viscous Model(湍流模型)对话框,在Model中选择k-epsilon (2eqn),单击OK按钮确认并关闭对话框。

(2)在模型设定面板Models中双击Species按钮,弹出Species Model(组分输运模型)对话框,勾选Species Transport,在Options中选择Inlet Diffusion,单击OK按钮确认。

 5   设置材料 

(1)单击主菜单中Setting Up Physics→Zones→Create/Edit,弹出Create/Edit Materials(材料)对话框。单击FLUENT Database按钮弹出Fluent Database Materials对话框,在Material Type处选择fluid,在Fluent Fluid materials中选择carbon dioxide (co2),单击Copy按钮并关闭Fluent Database Materials对话框。

在Create/Edit Materials(材料)对话框中,将CO2的Cp选择为constant,单击Change/Create按钮。

(2)在Create/Edit Materials(材料)对话框中,在Material Type处选择mixture,在Name处填入scavenging-template,在Mixture Species处单击Edit按钮,弹出Species对话框,将carbon-dioxide (co2)和air选入Selected species,将h2o, o2和n2移除,单击OK按钮确认。

(3)在Create/Edit Materials(材料)对话框中,在Density处选择ideal-gas,单击Change/Create按钮确认物质修改。

 6   动网格设置 

(1)在命令结构树中Dynamic Mesh按钮,弹出Dynamic Mesh(动网格)对话框,勾选Dynamic Mesh,在Mesh Methods中选择勾选Smoothing、Layering和Remeshing。

(2)单击Mesh Methods中Settings按钮弹出Mesh Method Settings对话框,在Layering选项卡中,Options中选择Ratio Based,在Collapse Factor中填入0.4,单击OK按钮确认并关闭对话框。

(3)在Options中勾选In-Cylinder,单击Options中Settings按钮弹出Options对话框,如下图所示,填入发动机主要物理参数,单击OK按钮确认并关闭对话框。

(4)在Dynamic Mesh Zones中单击Create/Edit按钮,弹出Dynamic Mesh Zones(动网格区域)对话框。

在Zone Names中选择fluid-cylinder-top-layer,在Type中选择Rigid Body,在Motion Attributes选项卡中,Motion UDF/Profile选择piston-full,在Valve/Piston Axis中对应填入(0,0,1),单击Create按钮创建动网格区域。

在Zone Names中选择piston,在Type中选择Rigid Body,在Motion Attributes选项卡中,Motion UDF/Profile选择piston-full,在Valve/Piston Axis中对应填入(0,0,1),在Meshing Options选项卡中Cell Height输入0.9,单击Create按钮创建动网格区域。

在Zone Names中选择wall-deck,在Type中选择Stationary,在Mesh Options选项卡中,Cell Height输入0.9,单击Create按钮创建动网格区域。

在Zone Names中选择default-interior:030,在Type中选择Stationary,在Mesh Options选项卡中,对应fluid-cylinder的Cell Height输入0,对应fluid-cylinder-top-layer的Cell Height输入0.9,单击Create按钮创建动网格区域。

 7   边界条件 

(1)单击主菜单中Setting Up Physics→Zones→Boundaries按钮启动的边界条件面板。

(2)在边界条件面板中,双击inlet-box弹出边界条件设置对话框。在Gauge Total Pressure中输入132.11,在Turbulence中选择Intensity and Viscosity Ratio,其中Turbulent Intensity填入7。在Thermal选项卡中,Total Temperature输入293。在Species选项卡中,Species Mass Fractions输入1,单击OK按钮关闭对话框。

(3)在边界条件面板中,双击outlet弹出边界条件设置对话框。在Thermal选项卡中,Total Temperature输入293。

在Species选项卡中,Species Mass Fractions输入0,单击OK按钮确认退出。

 8   求解控制 

(1)单击主菜单中Solving→Solution→Methods按钮,弹出Solution Methods(求解方法设置)面板。在Scheme中选择PISO,Skewness Correction中填入0。

(2)单击主菜单中Solving→Controls→Controls按钮,弹出Solution Controls(松弛因子控制)面板。在Under-Relaxation Factor中Pressure中填入0.6,Turbulence Kinetic Energy中填入0.7,Turbulence Dissipation Ratio填入0.7。

(3)单击主菜单中Solving→Reports→Residuals按钮,弹出Residuals Monitors(残差监视)面板,在Options中选择Plot,在Absolute Criteria中对应continuity填入0.2,单击OK按钮确认退出。

 9   初始条件 

(1)单击主菜单中Solving→Initialization按钮,弹出Solution Initialization(初始化设置)面板。

Initialization Methods中选择Standard Initialization,在Temperature中输入293,单击Initialize按钮进行初始化。

(2)在Solution Initialization(初始化设置)面板中,单击Patch按钮弹出Patch对话框,在Variable中选择Pressure,在Value中输入132.11,在Zones to Patch中选择fluid-box和fluid-inlet,单击Patch按钮。

在Variable中选择co2,在Value中输入1,在Zones to Patch中选择fluid-box和fluid-inlet,单击Patch按钮。

 11 计算求解 

(1)单击主菜单中Solving→Activities→Autosave按钮,弹出Autosave(自动保存)对话框,设置Save Data File Every为90。

(2)单击主菜单中Solving→Run Calculation按钮,弹出Run Calculation(运行计算)面板。

在Number of Time Steps中输入900,单击Calculate开始计算。

 11    结果后处理 

(1)在Graphics下双击Contous弹出Contous(等值线)对话框。Contous of选择Species和Mole fraction of co2,在Options中选择Filled,在Surface中选择Symmetry,单击Display按钮,显示云图。

Fluent
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首次发布时间:2019-03-28
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南流坊
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