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)今社會能源消耗主體和環(huán)境污染來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)試驗和設(shè)計的新途徑,成為了內(nèi)燃機(jī)燃燒過程和新產(chǎn)品開發(fā)的重要工具和有力補充。內(nèi)燃機(jī)工作過程數(shù)值模擬的關(guān)鍵技術(shù)包括運動網(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)過程計算的數(shù)值模擬工具,研究動網(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)工作過程計算效率的提高,編制了

2、用于內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)過程的運動網(wǎng)格前處理器。實現(xiàn)了彈簧法、動態(tài)層法和增減網(wǎng)格算法處理網(wǎng)格運動,并提出了適用于缸內(nèi)運動過程的合并分裂算法,在氣缸內(nèi)計算域變化過程中,將計算域網(wǎng)格進(jìn)行多組同時合并或分裂。
　　針對燃油噴霧過程關(guān)鍵的顆粒定位問題,提出了用于燃油噴霧的快速顆粒追蹤算法。通過對單元面循環(huán),判斷兩個時刻顆粒位置與單元面的關(guān)系來追蹤顆粒所在單元。針對由于計算機(jī)誤差造成的非平面問題,提出了虛擬三角化方法。對非結(jié)構(gòu)多邊形網(wǎng)格中單元面中不共

3、面的網(wǎng)格面問題,人為地將多邊形面劃分為幾個三角形,解決了非平面網(wǎng)格中顆粒穿出計算域的問題。
　　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,而對液相采用離散液滴模型,通過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)值模擬軟件單獨研究了噴霧貫穿、單液滴蒸發(fā)、混合氣形成、碰壁、燃燒過