AVL FIR教程文献总结精华.docx
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AVLFIR教程文献总结精华
AVLFire软件的使用教程点
1.Numberofclosurelevels是指的细化程度。
2.●准备stl文件（Pro/E模型saveas）0-3天取决于CAD模型的好坏
●建立2D初始拓扑网格4天用MSC/Patran或Hypermesh
●产生3D初始拓扑网格半天用MSC/Patran或Hypermesh
●用FAME完成网格1天AVLFAME
●检查调整网格质量（付体积、雅可比等）半天AVLFAME
●修正坏单元（分成四面体单元等方法）半天用MSC/Patran或Hypermesh。
这是AVL进行项目分析时的一个参照时间。
由于后期可能会进行10－20个改动方案的计算，以便确定最优方案，所以只要在原初始拓扑的基础上稍加改动，便可产生新的优质网格，大大缩减改动方案的网格划分所需时间。
同时由于六面体的计算机资源也占用得少，计算速度也快，大大加快了项目的分析进度。
工程师可把主要时间用于接触定义、边界定义和结果处理等，将精力集中在优化设计方案的分析和筛选上。
可用MSC/Patran或Hypermesh做初始拓扑，网格能匀称地跨越几何表面为佳（一般网格节点离表面2mm左右）.
用于EXCITE悬置振动响应计算的整机网格，控制在1万单元以内；EXCITE噪声计算的网格控制在5万单元以内，可使用与壳单元的联合网格。
静力分析（变形和应力）中，切割出CAD模型的分析区，比如：
可以是半个缸体，也可以是整个机体裙部和油底壳等，由分析目标而定。
根据结构做不同拉伸方向的拓扑，最后完成的网格一般可控制在80-100万以内。
3.网格质量的检查过程与注意的问题：
1】在工作域上选择体积网格。
2】在FH应用工具栏的info中选择Checks。
3】Requiredchecks这一栏里的选项是必须要检查的，选择上所有的选项，如下图所示，在Recommendedchecks这一栏中是推荐用户进行选择的。
最后选择check。
注：
在Requiredchecks这一栏中所有选项的数目一定要为0。
4】选择Cancel,退出。
5】选择File|Save，保存文件。
4.Skewness定义为skew=（理想网格的体积-网格的体积）/理想网格的体积理想网格为等边网格，它与我们进行检查的网格具有相同的外接圆半径。
Skewness的检查主要是针对四面体网格（skew=0:
等变,skew≈1:
长条形）。
小的六面体网格（FAME网格的边界层）skewness值不好。
5.对于质量不好的网格，可以采用修复工具进行修复，方法如下：
在工作域选定体积网格。
从应用工具栏中选FH->MeshTools->Smooth。
选择VolumeOptimizer并在Iterations处输入3。
选择Smooth开始优化。
6.2Dresult的信息以二进制的格式存在.fl2文件中，我们可以通过以下步骤进行察看：
在目录上，选择2DResults，点击鼠标右键在子菜单中选择View。
或者在SG应用工具栏中选择2DResults。
下图显示的就是一个典型的2D输出。
发动机模拟的参数设置
7.目前适合用内燃机工程应用，我们推荐k−d−f模型，它所计算的湍流场更准确。
8.
对于柴油机没有直接的模板可以选择，我们可选择Gasoline_DI。
9.对于柴油机的部分模型，由于只计算高压循环，所以起始角是进气门关的时刻。
关闭角是排气门开的时刻。
10.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。
在计算的开始时刻，收敛性差，应该采用较小的时间步长使计算稳定，随着计算的进行，时间步长可以逐渐加大。
整个压缩冲程最大可以使用2度。
喷油开始前需将步长调小，喷雾阶段使用0.2度的计算步长，本例由于是两次喷射，在两次喷射间期使用0.5度步长。
燃烧过程可以使用0.5或者0.2度进行尝试膨胀过程计算步长可增加到1度
11.柴油机的部分模型整个计算过程气缸是闭口系，边界的类型一般都是wall，直接设置壁面温度即可。
12.
柴油机的部分模型，为保证中心网格是六面体，在中心处形成的面，设置为对称边界。
13.湍流长度尺度，取气门最大升程的一半。
14.涡流强度的计算是使用试验测量的平均涡流比乘以发动机转速
其方向是采用旋转轴上两个点的坐标的差值进行确定的。
15.EGRmassfraction：
初始时刻缸内的残余废气系数
16.EGRcomposition：
混合燃烧生成这种废气的空气和燃油之间的比例，其定义是过量空气系数的倒数
17.
松弛因子的设置可以采用左图的设置：
在计算刚开始的时候或者喷雾燃烧的时候可适当将动量Momentum和压力（Pressure）的松弛因子调小为动量（0.4），压力（0.1）
18.2D结果（2Dresult）的输出一定要激活，可以得到缸内的平均压力和温度等数据backup文件：
建议在喷射时刻前（比如提前1度）一定要输出一个backup文件，以便在以后对喷雾和燃烧模型进行调整的时候可以从喷射前的某一时刻restart，以节省计算时间。
19.modules部分设置：
物质输运模块只需要选择standard模式即可
20.Spray模块，solver的选择：
Couplingflags里除了TKE和dissipa-tion其他必须激活。
这些选项决定了parcel和主流体之间的物理量的相互作用
21.
碰壁模型WallInterac-tionModel：
与walljet相比左图中的前三个模型均可以模拟飞溅的现象，故可以模拟油滴与壁膜之间的质量交换。
可以考虑干湿壁面，粗燥光滑壁面的影响。
几种模型的对比和模拟现象的不同请参考下图
22.SPRAY：
蒸发模型EvaporationModel
1）Dukowicz:
认为传热和传质过程是完全相似的过程，并且假定Lewis数（热扩散系数与质扩散系数的比值）为1。
计算油蒸汽的物性参数（比热，粘性等）所对应的温度采用1/2法，即是当地流体温度和液滴表面温度和的1/2。
2）Spalding：
Levis数仍为1，但是由于不再认为传热和传质是完全相似的，需要先求解温度的微分方程，才能求得液滴的新直径，因此需要迭代。
3）Abramzon：
需要迭代，但是不再有Lewis数为1的限制对于发动机运转条件下的燃油蒸发过程，三种模型没有明显的区别，由于Dukowicz模型不需要迭代，计算时间短，是推荐选项。
23.SPRAY破碎secondarybreakup：
WAVE可调整的参数不多，结果可靠，适用于多喷孔的柴油机FIPA和KHRT模型使用的范围更广（其We数可以很小），适用于柴油机和汽油机TAB模型不适用于柴油喷射，可以应用于低速的汽油喷射过程（空锥形喷射或者漩流喷射）HUH-GOSMAN适用于中等喷射压力的汽油机多孔喷射。
24：
SPRAY破碎secondarybreakup：
WAVE
C1：
常数为0.61决定液滴的稳定直径。
计算中不做调整C2：
影响破碎时间，其数值越小，破碎时间短，液滴的平均直径小，贯穿距小，是主要调整参数C3：
1代表粘性流体，0代表无粘性流体C4：
为了使液滴在一进入流场时就有一定的子液滴出现，可以使用C4和C5两个参数，C4代表的是子液滴的数目，数值越小，子液滴数目越多，但是过小的C4值，会因为子液滴数目过多，导致计算变慢。
C5：
进入子液滴的质量大小，C5值越大，子液滴所占据的质量越多C6：
影响子液滴大小的分布，具体可参见下页C7，C8考虑喷射背压（即环境压力）对C1和C2的。
修正：
25.SPRAY破碎secondarybreakup：
FIPA
FIPA基本思想是把液滴的分裂时间作为分裂过程的控制参数。
当We>1000时，采用WAVE模型，所以FIPA模型可以模拟从初次破碎到二次破碎的过程。
C1：
与WAVE中的C1相同，不可调参数。
C2C3：
对破碎时间尺度的调整（相当与WAVE的C2）即We>1000时，所在网格的空置率>0.99999时起作用，C3与之相同，适用于所在网格的空置率<0.99999时。
C4C5：
对破碎时间尺度的调整，应用于We<1000时，所在网格的空置率>0.99999时起作用，C5与之相同，适用于所在网格的空置<0.99999时。
C6：
时间尺度的指数项，增大会导致破碎速率变缓。
C7：
当We>1000时，相当于WAVE的C4。
C8：
当We<1000时，相当于WAVE的C5网格的空置率＝气体所占体积/网格总体积
26.SPRAY破碎secondarybreakup:
KH－RT
KH：
与WAVE的思想相同，即沿流动方向扰动波的不稳定增长形成的破碎RT：
在液滴的迎风面方向当液滴的速度很快降低时在其驻点位置会形成扰动波，其不稳定增长形成的破碎，更适用于喷雾初始时刻相对速度高，空气阻力大的情况下发生的破碎现象。
液滴的破碎过程，是这两种现象持续竞争的结果，并且能够计算喷雾锥角KHinstabilityRTinstability。
C1，C2：
与WAVE的C1和C2意义相同。
C3：
调节破碎长度尺度，越大，长度尺度越大。
在小于其长度的喷射距离中液滴只进行WAVE形式的破碎。
C4：
RT中调节波长的大小，其值越大，越不易发生RT形式的破碎。
C5：
RT中调节破碎时间，其值越大，破碎时间越长。
C6，C7与WAVE中的C6和C7意义相同。
C8：
调整生成的子液滴其法线方向（垂直于液滴运动方向）的速度。
27.SPRAY破碎secondarybreakup:
TAB
基于弹性力学理论，液滴在运动中受到的各种力的作用，从而使液滴本身如弹性体一样发生振动和扭曲。
当变形到一定程度的时候，就会发生破碎。
TAB模型可以自动计算喷雾锥角的大小。
C1：
影响第一次破碎发生的时间，负值表示会延迟，正值，其值越大，破碎时间越短。
C2：
子液滴直径采用Chisquare分布的指数相，或者采用Rosin－Rammler分布的指数。
C3：
0ChiSquare1Rosin－Ramller。
C4：
调节子液滴SMD与母液滴直径的比值，其值越大，子液滴直径越小。
C5：
调节表面张力的影响程度，其值越大，破碎时间越长，是重点调整参数。
C6：
推荐值为0.5C7:
调节粘性力的影响程度，其值越大，破碎时间越长。
C8：
试验证明与C5的关系为C8＝C5/24。
C9:
调节子液滴的速度。
28.SPRAY破碎secondarybreakup:
Huh/Gosman
流扰动破碎模型，其基本思想是认为射流内部的湍流扰动和气动力是导致液体分裂雾化
的动因。
C1：
调节破碎长度尺度的因子，其值越大，破碎速率越大。
C2：
调整气动波长的因子，其值越大，波长越小。
C3，C4：
分别调整湍流时间尺度和气动力时间尺度的因子，其值越大，破碎速率会降低。
C5：
湍流长度尺度的初始值。
C6：
湍流时间尺度的初始值。
C7，C8：
相当于WAVE模型的C4和C5。
29.SprayInjector喷嘴设置：
喷嘴子模型。
Radialperturbation在目前的版本中不推荐激活
Nozzleflowsimulation－DieselNozzleFlow采用经验公式方
法预测喷嘴的穴蚀，并对喷射速率和液滴直径进行修正：
C1：
喷孔入口倒圆的半径与喷孔直径的比值
C2：
喷孔长度和喷孔直径的比值，其影响穴蚀发生的位置
C3：
设置为0。
考虑穴蚀的发生对喷射速率的影响，但是不
修正液滴大小
设置为1，同时修正液滴的大小推荐值：
--------------------------------------------------------
30.进气管----进气流量massflow进气温度紊流状况turbulence如紊流的能量0.02m2/s2紊流的长度比例m
32.空气参量----气体常量gasconstant287j/kgk,比热specificheat1007j/kgk,动力粘度dynamicviscosity1.824e-5ns/m2热传导系数thermalconductivity0.0257w/mk压力温度密度
33.边界值计算-----选择理论方法。
如extrapolate
34.差分方法differeningschemes----如中心差分centraldif逆向upwindS
35.收敛准则convergencecriteria-----最大最小迭代数iteration标准剩余误差normalized紊流的参数动量压力能量
36.Turb.diss.rate是什么湍动能耗散率，为了维持湍流运动，单位质量流体微团在单位时间内由于湍流脉动而通过分子的黏性所引起的不可逆的转化为热能的那部分湍能。
37.进排气歧管用稳态计算可找出流动损失较大的区域。
38.如需评估发动机实际运行时个高的充气均匀行或EGR的分布均匀行，那么应该做瞬态计算。
用boost算出进出口的边界条件。
用平均流量来比较评价各缸充气均匀性。
3.EGR分布均匀性，这是要定义2个入口。
4.耦合计算boostandfire.
39.2Dresults和2Dlog的结果是有区别的。
2Dresults是指整个计算域的平均值，比如平均压力，温度等，当然你也可以做selection，显示的会是selection域中的平均值。
值得注意的是2Dresults的输出频率与restart文件的输出频率相同，如果你restart文件的输出是隔1000步输出，2Dresults文件的结果可能就只有一行。
而2Dlog是所选择的monitoringlocation的单元信息，其输出是每一次迭代均会输出结果。
（帖子）
40.直接作燃烧就可以得到温度场的信息了。
在3D结果输出请求里面，把温度选为yes。
当然要求解能量方程。
（帖子）
keep/removecells两项的主要区别是边界网格与表面之间的拓扑情况是不同的,网格数目较少的一般选remove.
transformation中newerinnerradius什么的是什么意思？
41.simulationcontrol中enginefriction的femp什么意思？
？
IMEP是平均指示缸内压力BMEP是平均有效缸内压力
二者都是功/工作容积，但前者的功是通过缸内压力计算出来的功，即示功图上的面积；而后者的功则是测功机上显示的有效功，二
者的差值就是机械损失功（广义）。
IMEP-BMEP=FMEP帖子
42.bsfc是指brakespecificfuelconsumption即制动燃油消耗制动油耗率,制动单位油耗量
43.a/fratio空燃比：
我想BOOST都是做发动机性能预测的，所以我都是将空然比设成--------功率混合气,就是0.9左右！
Stoichiometrica/f理论空燃比.
44.在ＢＯＯＳＴ中，StoichiometricA/Fratio是理论空燃比，请问在Boost各个Case中（即不同工况下），其StoichiometricA/Fratio值始终为恒值14.6？
答：
燃料不变，则其值不变。
可以设置全局变量，在StoichiometricA/Fratio的位置点右键，选择assignnewparameter（global），在caseexplore中点击p的按钮，将要设置的变量加入到计算中，在caseexplore中加case不同的case可以改变不同的
StoichiometricA/Fratio（帖子）
ssf:
differencingscheme差分形式
underrelaxationfactors低松弛因子（对计算的收敛性有影响）
calculationofderivative衍生计算
twostagepressurecorrection两阶段压力校正
differencing差分
45.FIRE网格画分思路
首先根据你的模型用一个长方体（BOX）包围，再定义的最大尺寸对BOX进行六面体划分，划分完了以后，再判断你定义密度的壁面是否与相应网格相交，如果相交就把这些网格按你给定的网格密度（包括定义的深度范围内）加密，加密的策略是按2倍递增过渡（这就是为什么最大密度定义了以后，其他的网格密度只能是1/2^n了，当然如果还有其他方式的加密如部分区域加密等原理也是一样。
在这之后，再对每个体网格进行判断（也就是根据输入面网格stl），是否在体以内，体以外，与壁面相交。
以内保留，以外去掉，与体相交有两种算法，keep/removecells，在画网格的时候会有这个选项。
这之后体网格基本成型，在加边界层，边界层附近网格进行调整。
整个网格进行优化。
具体过程可以看看FIRE画网格时弹出的进程框。
所以FIRE里面不需要进行面网格划分，面网格是用来判断体网格是否在内外已经壁面层划分而已，其密度及质量对体网格质量没有任何影响，惟一要保证的是面网格所表达的体不失真。
所以对已有的面网格进行细化没有任何意义，无非就是一个三角形分成多个三角形，表达的还是同一个平面区域而已。
对于体网格加密（不只边界层），建议在划分网格时就定义好，体网格画好以后在进行加密，网格质量会比较差（如果加密用的方法是只把你要加密的部分的面网格选出来）
具体边界层密到什么程度这个与你选择的壁面函数有关，边界层并不是越密就越好，其厚度回影响Y+，而影响HTC结果，整体流速影响相对小。
有些项目还需要和试验对照，看看具体边界画到什么程度能和试验吻合的比较好，比如整车外流，可能要划分4～5层，这样作为经验用于以后计算。
46.进行网格细化如果要加入中心细化的这种网格，可以按照下面的步骤：
1.首先，在划网格之前，首先要建立一个Line的Object，具体步骤如下两图
Line_001附近
的网格尺寸
网格细化
的深度
在此处选择Line_001
47.按稳态和瞬态计算的各缸流量与平均值的差别较大，可见稳态计算的结果可能会产生误导，所以研究充气均匀性还是要以瞬态为准。
48.
49.
50.在利用AVLFame自动拓扑之前需其它前处理软件（如Hypermesh、Patran）对各零部件进行初始网格划分，其原则是尽可能让初始网格的节点（特别是重要关键部位的节点）不在零部件的曲面上，并让startmesh的体积大于且应包容实际三维实体模型。
将用PROE建立的模型，转化为igs格式提供给Hypermesh，进行初步处理，在调给AVLFmme进行划分。
51.一般用于有限元分析的STL：
ChordHeight为0.1，AngleControl为0.9即可得到较满意的效果。
52.针对不同类型的发动机缸内计算，该如何设置计算开始和结束时刻？
分析：
这主要要看计算目的和研究对象，如果计算是为有限元分析提供热边界条件，那么无论汽油机还是柴油机都要做一个循环的计算，一般从进气门开时刻开始计算；如果是研究缸内的喷雾和燃烧现象或进行喷雾燃烧有关的参数研究，那么可针对不同机型分别处理，具体如下：
1）对于柴油机，一般从进气门关时刻开始（可设为对应的曲柄转角），因为柴油机螺旋气道的特性这时缸内会形成比较明显的涡流，比较容易给定初始流场（即在初始条件里给定一个涡流，其转速一般建议为气道稳态计算中气门升程最大时涡流比×当前发动机转速×0.7），计算到燃烧结束为止。
由于只涉及压缩和做功冲程（是闭口系），移动网格的生成相对容易，同时如果是对称喷射和对称模型还可以只做一个扇形的计算，计算时间可大大缩短。
可利用FIRE的ESE-Diesel模块进行快速的网格自动生成和模拟计算过程。
2）对于汽油机，由于其进气道的特点，无法像柴油机那样在进气门关的时候在缸内产生一个明显的涡流，所以要计算进气过程，当然如果是气道喷射发动机，就更需要包括进气过程。
所以一般把进气门开时刻的曲柄转角作为计算开始的时刻，计算整个发动机循环或直到燃烧结束。
3）如果是研究定容燃烧弹里的喷雾或燃烧，并利用试验结果进行模型参数的标定，则计算开始和结束时刻和曲柄转角没有什么关系，可以直接设置成timestep即随s的变化，喷雾的时间步长应在1.0e-5s左右比较合适。
在喷雾弹的试验中，一种是向静止的空气进行喷射，另外是人为的制造一定的湍流场，然后进行喷射，以便研究湍流对喷雾产生的影响。
无论是那一种，用户首先都要知道喷雾弹中的初始条件，以便对计算域进行正确的初始化。
而喷射时刻可以按照实际的时刻进行设定。
但是计算的结束时刻一定是晚于喷射的结束时刻的，其原因是喷入的燃油在喷射结束以后还会在空间继续发展（破碎，碰壁，雾化等等）。
当然也可以从实际的试验情况出发，如果是根据试验结果对喷雾模型进行标定的话，那么试验测量的时刻是在哪些点上，计算持续期只要能够覆盖这些点即可。
53.问：
如何在进口表面上设置涡流？
答：
在入口的地方你可以选择velocity的形式进行定义，对速度的方向x，y，z分别都选择formula的形式进行输入，然后选择我们做好的例子即”inletvelocityswirlpolunomial.h”文件进行定义，整个文件是以多项式的形式，对边界面的法线方向和切线方向的速度场进行定义，公式如下：
首先定义平均速度Vm（用户输入即averageaxialvelocity），下式r为边界单元上的点距边界面的中心的长度（程序自动计算）法线方向的绝对速度为Vaxial＝Vm*（Ca5*r**5+Ca4*r**4+Ca3*r**3+Ca2*r**2+Ca1*r+Ca0）切向方向的绝对速度为Vtang＝Vm*（Ct3*r**3+Ct2*r**2+Ct1*r+Ct0）上面两式中Ca5Ca4Ca3Ca2Ca1Ca0Ct3Ct2Ct1Ct0均为用户可以输入的参数。
你只需点击editformulaparameters就可以看似这11个参数输入的窗口，另外根据你定义的是u，v，或者w来选择方向x,y,z。
举个例子，边界面的法线方向是Z轴，沿Z轴的轴向速度为10m/s，进口面上的角速度也为10。
那么平均速度Vm应该输入为10，对于法向方向的速度的六个系数，除了Ca0输入为1以外，其他系数均为0，即法线速度为常数，与半径无关。
对于切线方向速度的三个系数，除了Ct1输入为1以外，其他系数均为0，即切线速度是角速度乘以半径的一次方。
对于u，v，w的定义是一样的。
54.如何在spray模型里通过selection来引人droplet？
（通常应用于油气分离器的计算）
答：
具体使用selection的方法很简单，只要把引人油滴的那个边界面定义为一个faceselection，然后在FIREv8.52的界面上（如下图所示）位于ParticleIntroductionmethods下面的OnSelection里面把这个selection定义进去，并作相应设置就可以了。
55.多孔介质入口面速度场为什么有明显的分界线？
如下图红框内所示：
答：
这里首先要说明的是多孔介质入口面（和出口面）速度值是连续的，在交界面上不存在突跳，但两侧单元的值是有变化的。
至于出现上图的现象，是因为显示结果的方法不合适。
比如如对速度Ｕ云图的显示可选择”Scalarvaluesatcellvertices”，也可选”Scalarvaluesincellelements”,前者是网格单元节
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