大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 高壓共軌是控制柴油機(jī)排放的一項(xiàng)新技術(shù)，國(guó)內(nèi)還處于發(fā)展階段，因此具有研究的 實(shí)際意義。共軌式內(nèi)燃機(jī)的流體動(dòng)力特性是共軌式內(nèi)燃機(jī)的重要特性，對(duì)內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力 性和燃油經(jīng)濟(jì)性有重要影響，這種影響通過(guò)速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)與壓力場(chǎng)表現(xiàn)出來(lái)。數(shù)值模 擬是研究流體動(dòng)力性的直觀而有效的研究方法。本文利用流體動(dòng)力學(xué)仿真軟件f l u e n t 研究探討高壓共軌軌腔結(jié)構(gòu)與內(nèi)部流動(dòng)特性的關(guān)系。 本文詳細(xì)分析了高壓共軌軌腔模型的簡(jiǎn)化過(guò)程、影響因素以及目前該領(lǐng)域的研究現(xiàn) 狀。并介紹了f l u 玳t q 6 山m i t 軟件的操作方法和理論基礎(chǔ)，為后面的建模和數(shù)值分 析奠定了基礎(chǔ)。 本文利用g a m b i t 2 3 軟件建立了高壓共軌軌腔各種方案的幾何模型并劃分六面體 網(wǎng)格。在用f l u e n t 數(shù)值分析中，首先計(jì)算分析了三種極限截面形狀軌腔的流動(dòng)特性，一 比較出較優(yōu)的軌腔截面形狀。其次，對(duì)軌腔截面形狀進(jìn)一步計(jì)算分析，比較出最佳截面 形狀。最后，分別計(jì)算分析進(jìn)氣口壓力、容積以及小倒角方案的流場(chǎng)特性，并分析其對(duì) 軌腔內(nèi)部流場(chǎng)特性的影響。 結(jié)果表明：高壓軌腔最大壁面夾角在8 0 。9 0 。范圍內(nèi)，有較好的流場(chǎng)特性，并且在 本模型中最大壁面夾角為的8 4 。軌腔模型時(shí)，流場(chǎng)特性最佳。比較分析軌腔的各種模型 方案，認(rèn)為進(jìn)口壓力只能改變各位置的速度大小而不影響流場(chǎng)特性；較大的軌腔容積的 保壓性能提高并且壓力損失小；小倒角是有利的，但最大倒角必須使最大壁面夾角在 8 0 。9 0 。范圍內(nèi)。 關(guān)鍵詞：高壓共軌；軌腔；f l u e n t g a m b i t ；速度場(chǎng)；壓力場(chǎng)；數(shù)值模擬 高壓共軌軌腔內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值分析 n u m e r i c a ls i m u l a t i o na n da n a l y s i so ff l o wi nc a v i t yo fh i g h p r e s s u r e c o m m o nr a i l a b s t r a c t h i 曲p r e s s u r ec o m m o nr a i li san e wt e c h n o l o g yf o rc o n t r o l l i n gd i e s e le n g i n ee m i s s i o n a n ds t i l li si nd e v e l o p m e n ts t a g ei nc h i n a , s oi th a st h ep r a c t i c a ls i g n i f i c a n c eo fs t u d y i n g f l u i dd y n a r n i ec h a r a c t e r i s t i c so ft h ec o m m o nr a i li sa ni m p o r t a n tc h a r a c t e r i s t i co ft h e i n t e r n a lc o m b u s t i o ne n g i n ea n dh a sa ni m p o r t a n te f f e c tt ot h ei n t e r n a lc o m b u s t i o ne n g i n e p o w e rp e r f o r m a n c ea n df u e le c o n o m y , w h i c hi ss h o w nb yv e l o c i t y , t e m p e r a t u r ea n dp r e s s u r e f i e l d n u m e r i c a ls i m u l a t i o ni sa ni n t u i t i v ea n de f f e c t i v em e t h o do fr e s e a r c h i n gf l u i dd y n a m i c s t l l i sa r t i c l eu s e sc f ds i m u l a t i o ns o f t w a r ef l u e n tt os t u d yr c l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ec a v i t y o ft h eh i g h - p r e s s u r ec o m m o nr a i la n dt h ec h a r a c t e r i s t i c so ff l o w i n g i nt h i sp a p e r , t h es i m p l i f yp r o c e s so ft h ec a v i t ym o d e l ，t h ei m p a c to ff a c t o r sa n dt h e c u r r e n tr e s e a r c h i n gs t a t u so ft h eh i 西- p r e s s u r ec o m m o n r a i li s a n a l y z e d a n dt h e nt h e o p e r a t i n gm e t h o d sa n dt h eb a s i c 也e o r i e so ff i ，1 ，e n t q 6 山m 玎s o f t w a r ei si n t r o d u c e d w h i c h i st h ef o u n d a t i o no fm o d e l i n ga n dn u m e r i c a la n a l y s i s i nt h i sa r t i c l e g 削m b i t 2 3i su s e dt oe s t a b l i s hv a r i o u ss c h e m e so ft h ec a v i t y h i g h - p r e s s u r ec o m m o nr a i la n dm e s ht h eh e x a h e d r a lg r i d d i n g f i r s t l y , t h ec h a r a c t e r i s t i c so f f l o w i n ga b o mt h et h r e el i m i tc r o s s s e c t i o ns h a p e so ft h ec a v i t yi sa n a l v z e di nn u m e r i c a l a n a l y s i so ff l u e n ta n dc o m p a r e dt oo p t i m u mc r o s s - s e c t i o ns h a p eo ft h ec o m m o nr a i l c a v i t y s e c o n d l y , t h ec r o s s s e c t i o ns h a p eo ft h ec a v i t yi sa l s oa n a l y z e da n dc o m p a r e dt ot h e b e s tc r o s s s e c t i o ns h a p eo ft h ec a v i t y l a s t l y , t h ef l u i dc h a r a c t e r i s t i c so ft h es c h e m e so ft h e i n l e tp r e s s u r e v o l u m ea n ds m a l lc h a m f e r i n ga l er e s p e c t i v e l ya n a l y z e d 勰w e l la si t si n f l u e n c e a b o mt h ef l u i dc h a r a c t e r i s t i c s t h er e s u l t ss h o wt h a t w h e nt h el a r g e s tw a l la n g l eo ft h eh i g h - p r e s s u r ei sw i t h i n8 0t o9 0 d e g r e e t h e r ei sab e t t e rf l u i dc h a r a c t e r i s t i c m e nt h e1 a r g e s tw a l la n g l eo ft h em o d e li s8 4 d e g r e e ，i th a st h ef l u i dc h a r a c t e r i s t i co ft h eb e s t b yc o m p a r a t i v ea n da n a l y s i so ft h ev a r i o u s s c h e m e ，i tc o n c l u d e st h a tt h ei n l e tp r e s s u r es c h e m ec a no n l yc h a n g et h ev a l u ew i t h o u t a f f e c t i n gt h ef l o wc h a r a c t e r i s t i c s ；l a r g e rv o l u m es c h e m eo fc o m n o nr a i lc a ni m p r o v e p r e s s u r e - r e t a i n i n gc a p a c i t ya n dh a sas m a l lp r e s s u r el o s s ；而es m a l lc h a m f e r i n gi sb e n e f i c i a l ， b u tt h eb i g g e s tc h a m f e rv a l u em u s te n s l 】r et h el a r g e s tw a l la n g l ei sw i t h i n8 0t 09 0d e g r e e k e yw o r d s ：c o m m o nr a i l ；c a v i t y , f l u e n t g a m b i t ；v e l o c i t yf i e l d ；p r e s s u r ef i e l d ； n u m e r i c a ls i m u l a t i o n n 大連理工大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明 作者鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行研究 工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用內(nèi)容和致謝的地方外， 本論文不包含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，也不包含其他已申請(qǐng) 學(xué)位或其他用途使用過(guò)的成果。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的貢獻(xiàn) 均已在論文中做了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 若有不實(shí)之處，本人愿意承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任。 學(xué)位論文題目： 高巨監(jiān)縫蟑遺亟丕絲塑煎 作者簽名一一 醚莖主日期：鯊堡年也月二生日 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 大連理工大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本人完全了解學(xué)校有關(guān)學(xué)位論文知識(shí)產(chǎn)權(quán)的規(guī)定，在校攻讀學(xué)位期間 論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于大連理工大學(xué)，允許論文被查閱和借閱。學(xué)校有 權(quán)保留論文并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，可以將 本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、 縮印、或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 學(xué)位論文題目：壹砬燮圭壟國(guó)童兇翌立盞動(dòng)麴盤 作者簽名：鱉拉日期：迦q 葒年2 蘭月絲日 導(dǎo)師簽名：互垃 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 1緒論 1 1 研究背景與意義 能源和環(huán)境已成為當(dāng)今世界發(fā)展的兩大主題之一【1 1 。隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快和產(chǎn)業(yè) 革命的調(diào)整，以柴油機(jī)為動(dòng)力的動(dòng)力機(jī)械以其顯著的經(jīng)濟(jì)性能和動(dòng)力性能將廣泛應(yīng)用于 各個(gè)行業(yè)。但是柴油機(jī)工作噪聲大，尾氣排放超標(biāo)，如何解決這些難題已成為制約以柴 油機(jī)為動(dòng)力的動(dòng)力機(jī)械發(fā)展的主要因素。共軌噴射系統(tǒng)的應(yīng)用則很好地解決了這一世界 性的難題。 為了節(jié)省能源、降低排放，柴油機(jī)電子控制燃油噴射技術(shù)已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步， 而共軌噴射技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了柴油機(jī)發(fā)展史上的一大飛躍。柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)在整 個(gè)內(nèi)燃機(jī)行業(yè)被公認(rèn)為2 0 世紀(jì)三大突破之一，是2 0 世紀(jì)柴油噴射系統(tǒng)的主流【2 u 3 1 。若 想在保持直噴柴油機(jī)卓越的燃油經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，又能滿足越來(lái)越嚴(yán)格的排放法規(guī)，除了 降低潤(rùn)滑油消耗、優(yōu)化增壓系統(tǒng)和發(fā)展廢氣后處理系統(tǒng)外，進(jìn)一步改善內(nèi)部流場(chǎng)特性也 是非常重要。在提高壓力的同時(shí)帶來(lái)內(nèi)部流體波動(dòng)，所以研究高壓管軌腔內(nèi)部的流場(chǎng)特 性是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。內(nèi)部流體波動(dòng)是影響柴油機(jī)燃燒過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了有效地減小 燃油消耗率，改善動(dòng)力性能和滿足更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，要求噴射系統(tǒng)具有高的噴油壓力 和更靈活的燃油噴射控制。高壓共軌噴射系統(tǒng)正是順應(yīng)以上需求而出現(xiàn)的，并得到了很 大的發(fā)展。 內(nèi)部流場(chǎng)的研究手段主要有實(shí)驗(yàn)研究、理論分析和數(shù)值分析三種方法。實(shí)驗(yàn)研究起 主要作用，它能在與所研究的問(wèn)題完全相同或大體相同的情況下進(jìn)行研究，直觀且可信 度高，但受限于實(shí)驗(yàn)手段、方法、設(shè)備和經(jīng)費(fèi)等客觀條件，此外實(shí)驗(yàn)只能關(guān)心有限個(gè)重 要部位的變化。理論分析利用數(shù)學(xué)方法求出理論結(jié)果，清晰、普遍地揭示流體運(yùn)動(dòng)機(jī)理 及壓力波動(dòng)變化的內(nèi)在規(guī)律。但理論分析受到數(shù)學(xué)工具和求解方法的限制，往往只能建 立較為簡(jiǎn)單的近似模型和工程經(jīng)驗(yàn)公式，無(wú)法滿足研究分析更復(fù)雜、更符合實(shí)際的現(xiàn)象。 隨著計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展，數(shù)值計(jì)算得以長(zhǎng)足發(fā)展。與實(shí)驗(yàn)方法和理論分析相比，以 計(jì)算流體力學(xué)( c f p _ c 伽叩u t e rf l u i dd y n a m i c s ) 為基礎(chǔ)的數(shù)值計(jì)算有以下一些優(yōu)點(diǎn)： l 、數(shù)值計(jì)算可節(jié)省大型實(shí)驗(yàn)而花費(fèi)的巨大入力和物力； 2 、數(shù)值計(jì)算應(yīng)用范圍廣，不受實(shí)驗(yàn)邊界條件的影響和湍流、高壓、雷諾數(shù)的影響和 限制； 3 、數(shù)值計(jì)算應(yīng)用范圍機(jī)動(dòng)性大，可根據(jù)計(jì)算機(jī)終端的設(shè)置而隨時(shí)改變算題； 4 、數(shù)值計(jì)算可以計(jì)算使用實(shí)驗(yàn)方法無(wú)法測(cè)量或不能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)合。 由于自身的突出特點(diǎn)，數(shù)值計(jì)算已成為與實(shí)驗(yàn)研究和理論分析同等重要的研究方 法。當(dāng)前，國(guó)外各行也已投入大量的人力和物力進(jìn)行c f d 技術(shù)的應(yīng)用，配合實(shí)驗(yàn)的嚴(yán) 高壓共軌軌腔內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值分析 整和完善，大大加快了新型產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā)【4 】q 們。 高壓共軌柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度很高，燃油噴射時(shí)間很短，并且在噴射過(guò)程中高壓油管 的壓力隨時(shí)間和位置的不同而變化【7 1 。加之柴油的可壓縮性和高壓油管中柴油的壓力波 動(dòng)，使實(shí)際的噴油狀態(tài)與噴油泵所規(guī)定的柱塞供油規(guī)律有較大的差異。油管內(nèi)的壓力波 動(dòng)有時(shí)還會(huì)在主噴射之后，使高壓油管內(nèi)的壓力再次上升，達(dá)到令噴油器的針閥開(kāi)啟的 壓力，將已經(jīng)關(guān)閉的針閥又重新打開(kāi)產(chǎn)生二次噴油現(xiàn)象【引，并且由于壓力的突變?nèi)菀讓?dǎo) 致空蝕現(xiàn)象【9 1 。因此，共軌中壓力波動(dòng)是設(shè)計(jì)所要考慮的重要參數(shù)，為減小共軌壓力波 動(dòng)和啟動(dòng)油壓的建立受噴油器、高壓油泵和調(diào)節(jié)閥工作的影響，共軌的長(zhǎng)度、內(nèi)徑和容 積應(yīng)有一合理的數(shù)值【1 0 1 1 。因此，了解和掌握高壓軌腔內(nèi)流場(chǎng)特性的影響因素，對(duì)于 進(jìn)一步改善和提高軌腔內(nèi)壓力波動(dòng)性能有重要作用。 1 1 1 共軌系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史【1 2 】 2 0 世紀(jì)9 0 年代研制出了一種全新的燃油噴射系統(tǒng)電控共軌燃油系統(tǒng)。雖然該 系統(tǒng)正式面市時(shí)間還不長(zhǎng)，但已經(jīng)顯示出了它的巨大優(yōu)越性和發(fā)展?jié)摿Α?2 0 世紀(jì)6 0 年代后半期，瑞士的h i b e r 教授開(kāi)發(fā)成功柴油機(jī)電控共軌系統(tǒng)的“原型 。 其后，瑞士工業(yè)大學(xué)以g n a s e r 教授為中心對(duì)電控共軌系統(tǒng)進(jìn)行了一系列研究。 2 0 世紀(jì)8 0 年代，日本電裝開(kāi)始將精力轉(zhuǎn)向柴油機(jī)燃油系統(tǒng)方面，開(kāi)始考慮將汽油 機(jī)的電控噴油技術(shù)應(yīng)用到柴油機(jī)上來(lái)，于是構(gòu)思了e c d - u 2 系統(tǒng)。 1 9 9 4 年，由戴姆勒舞馳、菲亞特、e a l s i s 公司和博世四家公司成立了聯(lián)合開(kāi)發(fā) 組，共同開(kāi)發(fā)了電控共軌式燃油系統(tǒng)。同年，博世將當(dāng)時(shí)尚較陌生的共軌式燃油系統(tǒng)開(kāi) 發(fā)成為批量產(chǎn)品，并作了2 0 0 萬(wàn)公里室外道路試驗(yàn)驗(yàn)證，證實(shí)了電控共軌系統(tǒng)在噪聲特 性、排放及發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的優(yōu)越性。 日本電裝公司于1 9 9 5 年年末，將e c d u z 型電控高壓共軌系統(tǒng)成功地應(yīng)用于卡車 柴油機(jī)而開(kāi)始批量生產(chǎn)，從此開(kāi)創(chuàng)了柴油機(jī)電控共軌燃油系統(tǒng)的新時(shí)代。e c d - u z 型電 控共軌系統(tǒng)是電裝公司和豐田汽車公司共同研制開(kāi)發(fā)的。 博世公司于1 9 9 7 年年末，開(kāi)始批量生產(chǎn)轎車柴油機(jī)用電控高壓共軌系統(tǒng)【1 3 】。 1 9 9 8 年，瑞士w a r t s i l a 公司開(kāi)發(fā)的r t - f l e x 智能控制高壓共軌系統(tǒng)，并已投入使用。 其特點(diǎn)是：高壓燃油軌道壓力儲(chǔ)存系統(tǒng)，通過(guò)w e c s 9 5 2 0 噴射時(shí)間控制系統(tǒng)、伺服軌 道單元，通過(guò)w e c s 9 5 2 0 排氣閥的開(kāi)閉時(shí)間控制系統(tǒng)、采用多點(diǎn)噴射【1 4 h 1 7 l 。 1 9 9 9 年，電控共軌系統(tǒng)己經(jīng)和小型柴油機(jī)、中型柴油機(jī)以及重型柴油機(jī)匹配成功。 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 隨著共軌系統(tǒng)顯示出的潛力，越來(lái)越多的公司開(kāi)發(fā)類似產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)了相關(guān)產(chǎn) 品。目前，大多公司都在大力開(kāi)發(fā)第二代電控共軌系統(tǒng)。博世公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出第二代和 第三代壓電晶體式電控共軌燃油系統(tǒng)。 1 1 2 國(guó)外研究概況 國(guó)外共軌噴油系統(tǒng)發(fā)展較早，己經(jīng)處于應(yīng)用階段，按照其共軌壓力的高低主要可分 為兩大類，高壓共軌系統(tǒng)和中壓共軌系統(tǒng)。高壓共軌系統(tǒng)共軌內(nèi)的壓力等于噴油器噴油 壓力，共軌壓力通常較高，一般在1 2 0 m p a 1 6 0 m p a 之間( 隨著系統(tǒng)不斷發(fā)展，噴射壓力 的不斷提高，目前己經(jīng)超過(guò)了這個(gè)范圍) ，最典型的就是下面所述的日裝e c d 。u 2 系統(tǒng) 和b o s c h 的共軌系統(tǒng)等；而中壓共軌系統(tǒng)共軌中的壓力通常較低，一般在4 m p a 到 2 5 m p a 之間，但是在噴油器中有增壓裝置，以便能夠?qū)崿F(xiàn)高壓噴射，通過(guò)增壓可以使噴 射壓力達(dá)到1 5 0 m p a 以上，典型的如美國(guó)c a t e p d l l a r 公司的h e u i 共軌系統(tǒng)；中壓共軌系 統(tǒng)中還有一種蓄壓式共軌系統(tǒng)，通過(guò)噴油器增壓，但是高壓油儲(chǔ)存在蓄壓室中，典型的 如美國(guó)b m p 公司s e r v o j e t 中壓共軌噴油系統(tǒng)( 由天津大學(xué)繼承并進(jìn)一步開(kāi)發(fā) p a i r c u i 系統(tǒng)) 。目前較為典型的共軌電控噴油系統(tǒng)產(chǎn)品主要有以下幾種【墻l - 2 7 1 ： 1 、典型高壓共軌系列 日本電裝e c d - u z 高壓共軌系統(tǒng)； 德國(guó)b o s c h 公司共軌系統(tǒng)和原意大利f i a t 公司u n i j e t 共軌系統(tǒng)； 德國(guó)m t u 4 0 0 0 高壓共軌系統(tǒng)； 英國(guó)l u c a s 公司的l d c r 高壓共軌燃油系統(tǒng)；一 2 、典型中壓共軌系列 美國(guó)b p m 公司s e r v o j e 中壓共軌噴油系統(tǒng)； 美國(guó)c a t e r p i l l a r 公司的h e u i 中壓共軌燃油系統(tǒng)； 3 、其他公司的相關(guān)產(chǎn)品 國(guó)內(nèi)進(jìn)行相關(guān)研究的單位比較多。目前有天津大學(xué)、武漢理工大學(xué)、一汽大眾無(wú)錫 油泵油嘴研究所、上海交通大學(xué)、北京理工大學(xué)等等。國(guó)內(nèi)主要在一些關(guān)鍵技術(shù)上，比 如高速電磁閥的研究、泵油量的控制、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開(kāi)發(fā)、泄漏問(wèn)題、各學(xué)科分工合作問(wèn) 題仁川等等做的還不夠。主要在做一些共軌電控及其標(biāo)定系統(tǒng)研制開(kāi)發(fā)、零部件的優(yōu)化 調(diào)整、匹配、燃油及特性分析和燃油系統(tǒng)的模擬計(jì)算等方面的工作。整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)還 有不少困難。 天津大學(xué)在9 0 年代中期開(kāi)發(fā)了一種新型共軌蓄壓式、噴油速率可調(diào)的單體噴油器 電控燃油噴射系統(tǒng)( 簡(jiǎn)稱p a 工r u c 工電控燃油系統(tǒng)) ，目的是為了繼承普通蓄壓式電控 燃油噴射系統(tǒng)( 美國(guó)b m p 公司s e r v o j e t 共軌噴油系統(tǒng)) 所有優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)克服其不足，即噴 油規(guī)律先急后緩，這對(duì)于降低n o x 排放是不利的；而且停噴緩慢，平均有效噴射壓力較 高壓共軌軌腔內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值分析 低，不利于降低p m 排放。p a i r c u i 系統(tǒng)目標(biāo)就是要實(shí)現(xiàn)預(yù)噴射、快速停噴從而達(dá)到提 高平均有效噴射壓力，增加預(yù)噴射和快速斷油功能。主要由油泵、濾清器、電子調(diào)壓器 ( e p r ) 、電控噴油器和電控單元c 功以及相應(yīng)傳感器等部件構(gòu)成噴油器為新開(kāi)發(fā)的電 控蓄壓式、噴油速率可調(diào)的單體噴油器。圖1 1 為p a i r c u i 工作原理圖。電磁閥通電打 開(kāi)后( 圖1 1 b ) ，共軌燃油作用于增壓活塞上，使小室、大室、增壓室內(nèi)油壓上升；電磁 閥斷電關(guān)閉后( 圖1 1 c ) ，隨著增壓活塞的上移，增壓室內(nèi)壓力迅速下降，噴油嘴針閥因 壓力不平衡而開(kāi)啟，將小室內(nèi)燃油噴出，形成預(yù)噴射。但此時(shí)因控制閥將小室與大室隔 斷，故大室內(nèi)燃油尚未噴出。隨著控制閥繼續(xù)上移，小室與大室連通，小室內(nèi)壓力再次 升高使噴嘴針閥開(kāi)啟，形成主噴射( 圖1 1 d ) ，控制閥繼續(xù)上升，將大室與小室切斷，主 噴射迅速結(jié)束，之后，共軌燃油流入小室、大室及增壓室，開(kāi)始下一個(gè)工作循環(huán)( 圖1 1 a ) 。 其設(shè)計(jì)特點(diǎn)為：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性通過(guò)改變小室容積可改變預(yù)噴射量。預(yù)噴射量隨發(fā) 動(dòng)機(jī)負(fù)荷的降低而減少；預(yù)噴射相位與閥形狀、負(fù)荷有關(guān)。隨發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的降低，預(yù)噴射 與主噴射的間隔減小，最終重疊；對(duì)于一定的負(fù)荷，預(yù)噴射與主噴射間隔( 以曲軸轉(zhuǎn)角計(jì)) 隨轉(zhuǎn)速的增加而增大；通過(guò)增加大室容積及采取快速斷油措施可提高平均有效噴射壓力。 但是對(duì)于某種特定類型的發(fā)動(dòng)機(jī)，要全面優(yōu)化其性能，還須做許多細(xì)致的匹配研究。目 前無(wú)錫威孚和天津大學(xué)正聯(lián)合開(kāi)發(fā)高壓共軌系統(tǒng)。 “) 進(jìn)捆 【c ) 授噴射 圖1 1 f i g 1 1 抽) 蓄壓 p a i r c u 工作原理圖 p a i r c uf u n c t i o nd i a g r a m 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 武漢理工大學(xué)自行開(kāi)發(fā)了中壓共軌系統(tǒng)電控燃油噴射系統(tǒng)，在共軌管和噴油器之間 加上了電控增壓泵，把噴油器增壓的功能獨(dú)立出來(lái)加以控制，增壓泵是通過(guò)帕斯卡原理 來(lái)設(shè)計(jì)的?？蓪?shí)現(xiàn)噴油定時(shí)定量控制。但是還有很多工作需要做，比如噴油規(guī)律研究、 油壓精確控制、增壓泵結(jié)構(gòu)優(yōu)化、電磁閥設(shè)計(jì)、匹配等等。 無(wú)錫油泵油嘴研究所和浙江大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)了一種共軌系統(tǒng)i f c r s 系統(tǒng)，目前已 經(jīng)處于道路測(cè)試階段仁川。 上海交通大學(xué)正在進(jìn)行高壓共軌和中壓共軌的研究：北京理工大學(xué)也進(jìn)行了蓄壓式 共軌系統(tǒng)的研究。 1 2 本文研究的主要內(nèi)容 本文針對(duì)高壓共軌柴油機(jī)內(nèi)流場(chǎng)模擬的發(fā)展趨勢(shì)，利用流體仿真系列軟件a n s y s f l u e n t ，對(duì)高壓共軌柴油機(jī)進(jìn)行內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬，主要內(nèi)容包括： l 、收集數(shù)值模擬需要的條件，分析高壓軌腔內(nèi)流體流動(dòng)特征，對(duì)c f d 研究高壓共 軌提出合理的理論假設(shè)及模型假設(shè)。 2 、對(duì)柴油機(jī)高壓共軌進(jìn)行數(shù)值模擬，比較幾種不同軌腔截面形狀在穩(wěn)態(tài)情況下壓 力分布情況及其流場(chǎng)特性。分析不同軌腔截面對(duì)內(nèi)流場(chǎng)特性的改進(jìn)意義，為高壓軌腔的 研究積累數(shù)據(jù)。 3 、在2 基礎(chǔ)上，模擬分析軌腔進(jìn)口壓力的內(nèi)部流場(chǎng)特性，并分析軌腔不同進(jìn)口壓 力對(duì)軌腔內(nèi)部流場(chǎng)特性的影響，為高壓軌腔的研究積累素材。 4 、在2 基礎(chǔ)上，模擬分析容積軌腔的內(nèi)部流場(chǎng)特性，并分析不同容積對(duì)軌腔內(nèi)流 場(chǎng)特性的影響，為高壓軌腔的研究積累素材。 5 、在模型相同的情況下，模擬分析不同的倒角對(duì)軌腔內(nèi)流場(chǎng)特性的影響。 高壓共軌軌腔內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值分析 2 數(shù)值計(jì)算商用軟件的應(yīng)用 c f d 的數(shù)值計(jì)算，以往多是用戶自己編寫計(jì)算程序，但由于c f d 的復(fù)雜性及計(jì)算 機(jī)軟硬件條件的多樣性，使得用戶各自的應(yīng)用程序往往缺乏通用性，而c f d 本身又有 其鮮明的系統(tǒng)性和規(guī)律性。因此，比較適合于被制成通用的商用軟件。自1 9 8 1 年以來(lái)， 出現(xiàn)了如p h o e n i c s 、c f x 、s t a r - c d 、f l u e n t 等多個(gè)商用軟件，這些軟件的顯著 特點(diǎn)是【2 8 1 - 1 3 1 】： ( 1 ) 、功能比較全面、適用性強(qiáng)，幾乎可以求解工程界中的各種復(fù)雜問(wèn)題。 ( 2 ) 、具有比較易用的前后處理系統(tǒng)和與其他c a d 及c f d 軟件的接口能力，便于用 戶快速完成造型、網(wǎng)格劃分等工作。同時(shí)，還可以讓用戶擴(kuò)展自己的開(kāi)發(fā)模塊。 ( 3 ) 具有比較完備的容錯(cuò)機(jī)制和操作界面，穩(wěn)定性高。 ( 4 ) 可在多種計(jì)算機(jī)、多中操作系統(tǒng)，包括并行環(huán)境下運(yùn)行。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，商用軟件在工程界正在發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。 圖2 1f l u e n t 各軟件之間的關(guān)系 f i g2 1 f l u e n tr e l a t i o nb e t w e e nt h ev a r i o u ss o f t w a r e f l u e n t 是由美國(guó)f l u e n t 公司于1 9 8 3 年推出c f d 軟件。它是繼p u o e n i c s 軟 件之后的第二個(gè)投放市場(chǎng)的基于有限體積法的軟件。f l u e n t 是目前功能最全面、適用 性最廣、國(guó)內(nèi)使用最廣泛c f d 軟件之一。本文是采用f l u e n t 作為分析軟件，因此， 主要介紹f l u e n t 相關(guān)的軟件。f l u e n t 軟件包包括以下幾個(gè)軟件： 大連理i 。大學(xué)碩士學(xué)位論文 ( 1 ) 、f l u e n t 求解器f l 啞n t 軟件的核心，所有計(jì)算在此完成。 ( 2 ) 、p r e p d f f l u e n t 用p d f 模型計(jì)算燃燒過(guò)程的預(yù)處理軟件。 ( 3 ) 、g a m b r r f l u e n t 提供的網(wǎng)格生成軟件。 ( 4 ) 、t g r i 阱一f l u e n t 用于從表面網(wǎng)格生成空間網(wǎng)格的軟件。 ( 5 ) 、過(guò)濾器或者叫翻譯器，塒以將其他c a d c a e 軟件生成的網(wǎng)格文什變成能 被f l u e n t 識(shí)別的網(wǎng)格軟件。上述幾種軟件之間的關(guān)系如圖21 所示。 本文在分析計(jì)算選用f l u e n t 軟件時(shí)，采用最新的常用前處理器為g a m b i t23 ， 求解器為f l u e n t63 ，并在后處理器選用功能較強(qiáng)的t e c p l o t l 0o 。 21g a m b l t2 3 g a m b i t 的是g e o m e t r y a n d m e s h b m l d i n g i n t e l l i g e n t t o o l k i t 的簡(jiǎn)稱。g a m b i t 是建立幾何體和劃分網(wǎng)格的智能j 二具包。g a m b i t 的功能包括：幾何模型建立、網(wǎng)格劃 分以及邊界條件的設(shè)定。本文對(duì)g a m b i t 的各功能進(jìn)行介紹。 211 幾何建模 g a m b i t 建立幾何模型的方式町以通過(guò)建立點(diǎn)、線、面、體及組，也可以直接建立 體或而。圖2 2 所示為g a m b i t 中幾何建模的標(biāo)識(shí)。g a m b i t 23 中提供了強(qiáng)大的幾何 建模功能，與g a m b i t 2i 版奉相比增加點(diǎn)的投影功能，使幾何建模更方便，尤其在網(wǎng) 格劃分中優(yōu)勢(shì)顯著。 幾何網(wǎng)格邊界工具 o p c r d 如，- 磷薊幽 圖22 幾何建模標(biāo)識(shí) f i 9 2 2g e o m e t r i cm o d e l i n gm a r k i n g 為采用分塊網(wǎng)格劃分，如何處理重合而成為關(guān)鍵因素。為此g a m b i t 23 還提供幾 何模型修改功能，豐要有：布爾運(yùn)算、c o r m e c f f d i s c o t m e c t 阻及s p l i t m e r g e 。以下作一 些簡(jiǎn)單介紹： 1 、布爾運(yùn)算，包括幾何體加、減及交運(yùn)算。此功能町以彤成復(fù)雜兒何體。 2 、c o n n e c 仉) l s c 0 越鰍，主要用于處理重合面，以保證幾何區(qū)域相同。尤其在幾何 體應(yīng)用了m o v w c o p y 功能之后出現(xiàn)大量的重合面。如果m o v e c o p y 功能進(jìn)中l(wèi) i n k m e s h 后，必須考慮重合面處的網(wǎng)格是否一致，否則無(wú)法成功。在執(zhí)行m o v e c o p y 功能并選中 l i i l i ( m e s h 后，必須執(zhí)行d i s l i n k 才能保證c o n n e c f f d i s c o n n e c t 成功執(zhí)行。 高壓共軌軌脞內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值分析 3 、s p l i t m e r g e ，這是采用分塊網(wǎng)格劃分必須進(jìn)行的前處理。此功能可應(yīng)用于線、而 和體之間。 212 網(wǎng)格劃分 g a m b i t 中網(wǎng)格劃分命令如圖2 2 所示。g a m b i t 提供了邊、線、面及體的網(wǎng)格劃 分方式，并可以通過(guò)改變點(diǎn)類型實(shí)現(xiàn)貼體 ；9 格( 詳見(jiàn)第三章) 的劃分，其標(biāo)識(shí)如圖2 3 中所小。f 面對(duì)常用命令進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹： 摯錢面1 奪組 面盛j 崮 圈23 網(wǎng)格劃分標(biāo)識(shí) f i 9 2 3m e s h m a r k m g 1 、邊網(wǎng)格，邊網(wǎng)格f 的具體命令如圖2 4 片圈所示。邊網(wǎng)格指近壁面處的州格劃 分規(guī)律。圖2 4 右圖為邊界網(wǎng)格劃分規(guī)則，可通過(guò)指定邊界的第一層a 的高度、后一層 b 埔u 一層a 的高度比值以及邊界層的層數(shù)n ，則可以確定刪格分i f _ j 。然而要完全劃分阿 格，還需在幾何模型上指定附著邊以及網(wǎng)格方向。附著邊為和網(wǎng)格方向?yàn)楸粍澐诌吔缇W(wǎng) 格面的邊界及內(nèi)法線方向。然而需要注意的是邊網(wǎng)格劃分會(huì)使計(jì)算機(jī)內(nèi)存占用星增大。 廠一丁 i 仁e 捌 一 e | 三丑j 圈24 邊網(wǎng)格 f i g2 4b o u n d a r y m e s h i n g 2 、線嘲格，具體命令如圖2 5 所示。通過(guò)對(duì)邊網(wǎng)格的控制束控制面或體網(wǎng)格數(shù)以及 網(wǎng)格變化趨勢(shì)。圖25 a 圖為邊網(wǎng)格劃分及修改命令，其中蛀左下的命令為l i n k 和d i s l i n k 按鍵可以對(duì)劃分格式相同線進(jìn)行復(fù)制，在用此命令后備線的網(wǎng)格相互關(guān)聯(lián)，改變一條線 的網(wǎng)格可以改變所有，如果要對(duì)面或體網(wǎng)格修改時(shí)，必須對(duì)相芙線運(yùn)行d i s l i n k 按鍵。 圖25 右圖為嗍格劃分格式：s u c c e s s i v e r a t i o 是線嘲格平均分布規(guī)則；f i r s t m g 山可通 過(guò)給定第個(gè)網(wǎng)格的寬度以及網(wǎng)格尺寸改變方向柬劃分邊阿格：l a s tl 肌g t h 則是給定最 后個(gè)網(wǎng)格的寬度以及網(wǎng)格尺寸改變方向來(lái)劃分邊網(wǎng)格；b i e x p o n e n t 則是給定相鄰網(wǎng)格 尺寸的比值來(lái)劃分邊網(wǎng)格，此為雙向漸變網(wǎng)格。為得到所需的網(wǎng)格劃分趨勢(shì)，可以先劃 翌捌 大連理_ 大學(xué)碩上學(xué) 市論文 分邊網(wǎng)格，然后劃分線 b j 格，再刪除邊嘲格，這樣可以避免邊網(wǎng)格占片j 內(nèi)存。 e t l g e 劁- j j j 型刪j 刖型 圈25 線網(wǎng)格 f i g2 5e d g e m e s h m g 3 、面網(wǎng)格。圖26 所示為面剛格功能組合面板，主要功能有：面剛格創(chuàng)建、網(wǎng)格節(jié) 點(diǎn)修改、嘲格單元修正、節(jié)點(diǎn)類型修改、單元插值方式、面網(wǎng)格連接、面網(wǎng)格榆沓以及 刪除。通過(guò)面網(wǎng)格創(chuàng)建菜單町以建立三角形、四邊形或混合嗍格。 眵剜型翻蟄 舅到- j 劌型 圖26 面網(wǎng)格 f i 9 2 , 6f a c e m e s h i n g 圖2 , 7 所示為g a m b i t 提供的所有節(jié)點(diǎn)類型。通過(guò)改變幾何模型的面的節(jié)點(diǎn)類型建 立貼體掣標(biāo)，從而達(dá)到劃分高質(zhì)量網(wǎng)格的目的。節(jié)點(diǎn)類型包括：e n d 、s i d e 、c o m e r 、 r e v e r s a l 、t r i e l e m e n t 以及n o t r i e l e m e n t 。為生成結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，對(duì)面上的節(jié)點(diǎn)類型的數(shù)目需 滿足：v e = 4 + 虬+ 2 虬，且只能有e n d 、s i d e 、c o m e r 及r e v e r s a l 類型。若使用t r l e l e m e n t 節(jié)點(diǎn)類型則可生成輻射型網(wǎng)格如圖28 所示。 高壓麩軌軌腔內(nèi)：j 匹流動(dòng)數(shù)值分析 圖28 輻射網(wǎng)格 f i g28r a d i a t i o n m e s h i n g 4 、體網(wǎng)格。圖2 9 所示為體嘲恪命令的下拉菜單，其主要功能足：創(chuàng)建體、修改、 相關(guān)、檢查以及刪除體網(wǎng)格。 g a m b i t 軟件提供的單元及其類型如表2 2 所示。時(shí)丁復(fù)雜幾何體，可以也是必須 采用分塊劃分網(wǎng)格，這樣：足能對(duì)各塊控制剛格，從而控制整體網(wǎng)格數(shù)，相對(duì)地在有 限資源下提高計(jì)算能力；堤在與面的節(jié)點(diǎn)類型結(jié)合應(yīng)用時(shí)，可以提高嘲格質(zhì)量。 在修改體網(wǎng)格之前，必須先對(duì)相關(guān)幾何體應(yīng)用d i s l i n k 來(lái)刪除其帽關(guān)性。 表2 1 體網(wǎng)格單元分類 t a b21t i l ec l a s s i f i e do f v o l u m em e s h i n ge l 唧e n t 單元類型備注 h e xm a d s u b m a p 堿p r i m i t i v e c o o p e r茬c o o p e r 之前，體側(cè)面不能劃分網(wǎng)格 s t a i r s t e 口 l t e x w e d g e c o o p e r t e t h y b r j d t g r i d完全四面體網(wǎng)格 h e x c o r e中心是h “網(wǎng)格，周邊為四面體剛格 黟_ j 型- j 璺 塑到- j 劍型 蚓29 體惻格 一一一一一一一一一 大連理l t 凡學(xué)碩士學(xué)位論文 f i g2 9v o l u m e m 器h i n g 213 邊界條件 g a m b i t 23 劃分的網(wǎng)格可以應(yīng)用的解算器有：f i d a p 、f l u e n t u n s 、f l u e n t 5 6 、 f l u e n t4 、r a m p a n t 、n e k t o n 、p l o y f l o w 、f l o w i z a r d 、a n s y s 及g e n e r i c 。 并且g a m b i t 23 提供相庖解算器的邊界條件和區(qū)域類型，本文只對(duì)f l u e n t5 6 解算 器的邊界條件作簡(jiǎn)單介紹： 1 、邊界條件：w a l l 、a x i s 、e x h a u s t - f a n 、i n l e tv e n t 、i n t a k ef a n 、 i n e r f a c e 、i n t e r l 0 r 、【n t e r n a l 、m a s sf l o wi n l e t 、o u t f l o w 、 o u t l e a ) e n t 、p e r i o d i c 、p o r o u s j u m p 、p r e s s u r ef a rf i e l d 、 p r e s s u r ei n l e t 、p r e s s u r eo u t l e t 、s y m m e t r y 、l o c r r yi n l e t 。對(duì)十 各邊界條件的具體設(shè)置參見(jiàn)文獻(xiàn)1 1 。 2 、區(qū)域類型：f l u i d 和s o l i d 。 214 工具菜單 g a m b i t 中i 具荒單的具體功能如聞2 1 0 所示，其功能包括：坐標(biāo)系、s i z e f u n c t i o n 、 t u r b o 、拭除及p l u g - i n ，如表2 2 所示： 表22 上具菜單功能 t 曲22t h ef u n c t i o no f t 0 0 l sm e n u 功能說(shuō)明 華標(biāo)系町實(shí)現(xiàn)偏移、旋轉(zhuǎn)及三點(diǎn)她標(biāo) 通過(guò)尺寸控制嗣格，可減少網(wǎng)格墼型刪內(nèi)丘 旋渦兒何體阿格的劃分 拭除對(duì)虛兒何體的修政 p l u g - i n 外部插入 旦i 劍型型 圖2 1 0i 具菜單 f i g21 0t o o l s m e o l l 2 2f l u e n t6 3 在使用商用c f d 軟件的工作中，大約有8 0 的時(shí)間是花費(fèi)在網(wǎng)格劃分e 的，可以 說(shuō)網(wǎng)格劃分能力的高低是決定工作效率的主要因素之一。f l u e n t 軟件采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格 與適應(yīng)性網(wǎng)格相結(jié)合的方式進(jìn)行網(wǎng)格劃分。與結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和分塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)格相比非結(jié)構(gòu) 網(wǎng)格劃分便丁處理復(fù)雜外形的網(wǎng)格劃分，而適應(yīng)性網(wǎng)格則便于計(jì)算流場(chǎng)參數(shù)變化劇烈、 高壓共軌軌腔內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值分析 梯度很大的流動(dòng)，同時(shí)這種劃分方式也便于網(wǎng)格的細(xì)化或粗化，使得網(wǎng)格劃分更加靈活、 簡(jiǎn)便。 f l u e n t 劃分網(wǎng)格的途徑有兩種：一種是用f l u e n t 提供的專用網(wǎng)格軟件g a m b i t 進(jìn)行網(wǎng)格劃分，另一種則是由其他的c a d 軟件完成造型工作，再導(dǎo)入g a m b i t 中生成 網(wǎng)格。還可以用其他網(wǎng)格生成軟件生成與f l u e n t 兼容的網(wǎng)格用于f l u e n t 計(jì)算?？?以用于造型工作的c a d 軟件包括i - d e a s 、p r o e 、s o l i d w o r k s 、s o l i d e d g e 等。除了 g a m b i t 外，可以生成f l u e n t 網(wǎng)格的網(wǎng)格軟件還有i c e m c f d 、g r i d g e n 等等。 f l u e n t 可以劃分二維的三角形和四邊形網(wǎng)格，三維的四面體網(wǎng)格、六面體網(wǎng)格、金字 塔型網(wǎng)格、楔型網(wǎng)格，以及由上述網(wǎng)格類型構(gòu)成的混合型網(wǎng)格。 f l u e n t 的內(nèi)核部分是用c 語(yǔ)言寫成的，軟件界面則是用l i s p 語(yǔ)言的一個(gè)分支 s c h e m e 語(yǔ)言寫成的。因?yàn)閏 語(yǔ)言在計(jì)算機(jī)資源的分配使用上非常靈活，所以f l u e n t 也在這方面擁有很大的靈活性，并可以在“客戶服務(wù)器”模式下進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)計(jì)算。而l i s p 類型的語(yǔ)言允許高級(jí)用戶通過(guò)編制宏和自定義函數(shù)改變軟件的外觀，使用戶在使用中可 以根據(jù)自己的喜好定制界面，這點(diǎn)是f l u e n t 軟件的一個(gè)顯著特色。 2 2 1適用范圍 f l u e n tt 3 1 m 5 1 具有廣泛的應(yīng)用，主要有以下幾個(gè)方面： 1 、p r o c e s sa n d p r o c e s se q u i p m e n ta p p l i c a t i o n s ； 2 、油氣能量的產(chǎn)生和環(huán)境應(yīng)用； 3 、航天和渦輪機(jī)械的應(yīng)用； 4 、汽車工業(yè)的應(yīng)用； 5 、熱交換應(yīng)用； 6 、電子帆c 應(yīng)用； 7 、材料處理應(yīng)用； 8 、建筑設(shè)計(jì)和火災(zāi)研究。 總而言之，對(duì)于模擬復(fù)雜流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的不可壓縮可壓縮流動(dòng)來(lái)說(shuō)，f l u e n t 是很理 想的軟件。對(duì)于不同的流動(dòng)領(lǐng)域和模型，f l u e n t 公司還提供了其它幾種解算器，其中 包括n e k t o n f i d a p 、p o l y f l o w 、i c e p a k 以及m i x s i m 。 2 2 2 計(jì)算模型 f l u e n t 可以計(jì)算的流動(dòng)類型包括： ( 1 ) 任意復(fù)雜外形的二維三維流動(dòng)。 ( 2 ) 可壓、不可壓流。 ( 3 ) 定常、非定常流。 ( 4 ) 無(wú)粘流、層流和湍流。 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 ( 5 ) 牛頓、非牛頓流體流動(dòng)。 ( 6 ) 對(duì)流傳熱，包括自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流。 ( 7 ) 熱傳導(dǎo)和對(duì)流傳熱相耦合的傳熱計(jì)算。 ( 8 ) 輻射傳熱計(jì)算。 ( 9 ) 慣性( 靜止) 坐標(biāo)、非慣性( 旋轉(zhuǎn)) 坐標(biāo)下中的流場(chǎng)計(jì)算。 ( 1 0 ) 多層次移動(dòng)參考系問(wèn)題，包括動(dòng)網(wǎng)格界面和計(jì)算動(dòng)子靜子相互干擾問(wèn)題的混 合面等問(wèn)題。 ( 1 1 ) 化學(xué)組元混合與反應(yīng)計(jì)算，包括燃燒模型和表面凝結(jié)反應(yīng)模型。 ( 1 2 ) 源項(xiàng)體積任意變化的計(jì)算，源項(xiàng)類型包括熱源、質(zhì)量源、動(dòng)量源、湍流源和 化學(xué)組分源項(xiàng)等形式。 ( 1 3 ) 顆粒、水滴和氣泡等彌散相的軌跡計(jì)算，包括彌散相與連續(xù)項(xiàng)相耦合的計(jì)算。 ( 1 4 ) 多孔介質(zhì)流動(dòng)計(jì)算。 ( 1 5 ) 用一維模型計(jì)算風(fēng)扇和換熱器的性能。 ( 1 6 ) 兩相流，包括帶空穴流動(dòng)計(jì)算。 ( 1 7 ) 復(fù)雜表面問(wèn)題中帶自由面流動(dòng)的計(jì)算。 簡(jiǎn)而言之，f l u e n t 適用于各種復(fù)雜外形的可壓和不可壓流動(dòng)計(jì)算。 2 2 3 計(jì)算控制 確定所解決問(wèn)題的特征之后，你需要以下幾個(gè)基本的步驟來(lái)解決問(wèn)題： 1 、創(chuàng)建網(wǎng)格 2 、運(yùn)行合適的解算器：2 d 、3 d 、2 d d p 、3 d d p 3 、輸入網(wǎng)格 4 、檢查網(wǎng)格 5 、選擇解的格式 6 、選擇需要解的基本方程：層流還是湍流( 無(wú)粘) 、化學(xué)組分還是化學(xué)反應(yīng)、熱傳 導(dǎo)模型等 7 、確定所需要的附加模型：風(fēng)扇，熱交換，多孔介質(zhì)等 8 、指定材料物理性質(zhì) 9 、指定邊界條件 1 0 、調(diào)節(jié)解的控制參數(shù) 1 l 、初始化流場(chǎng) 1 2 、計(jì)算解 1 3 、檢查結(jié)果 1 4 、保存結(jié)果 1 5 、必要的話，細(xì)化網(wǎng)格，改變數(shù)值和物理模型。 高壓共軌軌腔內(nèi)部流動(dòng)數(shù)值分析 2 3 本章小結(jié) f l u e n t 6 3 和g a m b i t 2 3 是本文研究的重要工具，因此本章對(duì)其應(yīng)用及其部分功 能進(jìn)行介紹。另外作者還結(jié)合實(shí)際應(yīng)用f l u e n t 系列軟件分析過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，提 出相應(yīng)的解決技巧。 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 模型的建立 高壓管內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值模擬計(jì)算，必須建立在合理正確的實(shí)際模型與數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)之 上。實(shí)際模型代表了高壓管內(nèi)流體流動(dòng)過(guò)程中的真實(shí)物理情況，數(shù)學(xué)模型就是根據(jù)真實(shí) 物理情況特有的內(nèi)在規(guī)律，作出一些必要的簡(jiǎn)化假設(shè)，運(yùn)用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具，得到的一 個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。數(shù)學(xué)模型應(yīng)該盡可能地反映實(shí)際模型的本質(zhì)。 對(duì)于實(shí)際模型的分析十分必要，只有通過(guò)分析實(shí)際模型，才能了解高壓管噴射過(guò)程 中流體的流動(dòng)特征，明確建模的目的，收集建模過(guò)程中的必要信息。再結(jié)合研究對(duì)象的 特征和建模的目的