AVLFIRE自己总结Word格式.docx
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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_moving/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——Edgetools——Autoedge-closededges
三个参数的含义:
minimumnumberofedgepatches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。
Minmaledgelength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
Autoedge——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:
FameEngine+选择FAH
◆Movingdefinitions:
输入MOV_intake/exhaust_valve和MOV_piston然后点击newdefinition
⏹Mov_intake_valve和Mov_exhaust_valve自动出现三部分,Typeofmovement使用Curve,选取适当的.dat或者txt文件,气门的运动方向为buffer到moving方向,使用FM——info——getinfo取出两点的坐标。
⏹Mov_piston的typemovement使用pistondisplacementfunction活塞位移函数,设置Connectingrodlength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。
◆InputSurfaces
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Validatesurfaces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
Maximalcellsize和minimalcellsize除特别细化部分之外的网格尺寸,一般为2mm和0.5mm
Selectionforconnectingedge选BND_inlet和BND_outlet设置默认
Selectionforremovecell选BND_gb,因隔板内没流体不需要动网格
Selectionforrefinement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_seat0.25mm
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
guide1mm
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1Add特别指定喷雾开始前到燃烧结束都为0.5
spark0.5和0.25mm
Squish0.5和0.25mm
ClosureLevel默认值1
Numberofboundarylayers默认值1
Numberofdomains默认1
Fixedoctreecenters默认
Meshinginterval105
MovementMethod140.1
◆Startmeshing——选择计算核数,result中查看网格质量。
设置完可以点击exportsetting,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——Meshinginterval——Add21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Selectionrefinement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,WriteFMOfile,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——Dummyrun——在FMOfliename中选择Fmo文件——FLMfilename导入flm文件——startdummyrun
设置求解器
右击Calculation,选择NewCase(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。
Solutiontype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)
0.1CA
收敛性差
换模型前后2CA
(353—357)
(579-583)
0.5CA
喷油、点火前2度和整个阶段
0.5/0.25
压缩、排气冲程
1/2CA
排气前2CA
0.5/0.25CA
ActivateEnginecyclefreezing不激活
Restartwithouttimeinformation保持默认不激活
二、Moduleactivation
激活SprayCombustionEmissionwallfilm。
Speciestransport自动被激活。
◆BoundaryCondition
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)
CopyfromBC保持默认值1,
TypeofBC选择Inlet/Outlet
Inlet/Outlet选择MassFlow,根据实验数据,或者由boost算出
ActivateFlowdirection不用激活
EGRmassfraction(残余废气系数)0
Equivalenceratio(空燃比),Fulemassfraction(燃油所占比例)没燃料,应该就是0)
Fixedtemperature激活有数据就表格,没有就平均值
Fixedscalar激活
Fixedturbulence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(%ofmeanvelcocity),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.Lengthscale的数值与%ofhydraulicdiameter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
选择StaticPressure
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。
ActivateFlowdirection保持默认
EGRmassfraction为1出口全为废气。
Equivalenceratio(空燃比),Fulemassfraction(燃油所占比例)
(没有燃料,应该就是0)
Fixedtemperature、Fixedscalar、Fixedturbulence都选NO,
3、壁面边界条件只设定温度
Piston
Wall——meshmovement
500-600K
Chamber
Wall
450K
Liner
450
Intakeport
330K
Exhaustport
550K
Valve
进330排550
Seat
◆Fluidproperties都为空气不用管
◆Initialcondition
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/2h:
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。
EGRmassfraction(残余废气系数)排气为1,进气为0.
Equivalenceratio设置都为0因为初始时和燃烧后没燃料。
Velocityuvw不管
Additionalterms:
保持默认即不激活
Initializationmode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uniforminitialization。
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。
Typeofhydrocarbonfuel选燃料
EGRComposition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
◆Solvercontrol
1、Discretization(离散)
Calculationofboundaryvalues(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
Calculationofderivatives(计算导数):
推荐LeastSq.Fit(最小二乘法)
LeastSq.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
Cellfaceadjustment-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。
RealizabilityConstraints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
DecoupledDomains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。
VariableLimits:
按默认选择NO
◆Equationcontrol(方程控制)
Activateequations
模块
模型选择
说明
MomentumContinuity(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
●SpalartAllmaras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)
Totalenthalpy
一般情况选这个
Walltreatment
(壁函数)
Hybridwalltreatment
对层流区进行优化
Hybridwalltreatment与k-zeta-f匹配使用
Heattransfermodel
(壁面换热)
Standardwallfunction
Compressibility
Compressibile
可压缩流体
Viscousheating
培训没有提,应该是保持默认即可
Pressurework
Scalar
No
Pressurereferencecell压力参考网格
默认
Twostagepressurecorrection
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
≥0.8
否则求解的温度可能不准
masssource
≥0.8最好为1
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-RelaxationFactors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。
◆Differencingscheme(差分格式):
差分格式
适用模块
Blengdingfactor
备注
Centraldifferencing(中心差分)
Continuity必须用
1
二阶精度最高,收敛性差
MinmodRelaxed
Momentum用之
0.5
二阶精度较中心差
Upwind(迎风差分)
湍流、能量、尺度
一阶精度最低无条件收敛
blendingfactor(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)
◆Linearsolver(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:
目前连续性方程continuity建议使用AMG,其余设置同图表
◆Convergencecriteria(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.numberofiteration(最大迭代步数):
80或者50一般不超100
Min:
3581015
Normalizedresiduals:
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:
Energy:
◆2D结果都激活
指定某部位的输出结果,需要使用formula,选择selectionfor2D,添加formula进行设置,如需要火花塞附近的流场,选中enablegeometricselection—Geometricselectionbyformula—importexample—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backup文件
◆3D
进气过程少输出10或者20
喷雾燃烧时会多输出1或者2
压缩上止点后100来度有可以少输出。
◆Log不管。
◆restart和backup文件
Writerestartfile(<
Casename>
.rs0,<
.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