基于GTEA软件的三维非结构动网格实现与缸内工作过程模拟

摘要

内燃机缸内三维工作过程数值模拟是综合考虑气缸和流道内部的流动、缸内喷雾和燃烧等因素的一种方法，故可以直接预测内燃机的输出功率、污染物排放、机械和热负荷特性以及振动噪声影响等，是内燃机设计中的核心部分。国内几乎所有内燃机厂商和研究机构全部采用国外商用CFD软件进行设计和研究，并因为没有独立的知识产权一直受制于人，影响了中国内燃机行业的发展。所以在自主研发的程序基础上对内燃机三维工作过程数值模拟的研究和进一步开发具有重要意义。
　　本文是在哈尔滨工程大学动力装置工程技术研究所自主开发的通用输运方程求解器 GTEA软件上进行的内燃机三维工作过程数值模拟和计算程序的开发，所包含的关键技术主要有非结构动网格方法、缸内流场求解数值方法、缸内喷雾和燃烧的数值求解方法。
　　在GTEA软件已有非结构动网格算法的基础上，继续开发和完善基于网格拓扑结构变化的动态层网格模型和滑移网格模型，修正了网格在加减层时和滑移边界处的变量赋值方式，建立了三维缸内动网格模型；缸内流场求解采用欧拉法，SIMPLEC算法求解压力与速度耦合，程序求解时特殊处理被阻断的网格单元，增加由滑移小面形成的方程组系数数组，并通过算例进行了验证；缸内喷雾场采用拉格朗日法求解，开发了基于网格拓扑结构变化的动网格模型下的颗粒追踪算法，采用单元粒子源法对气相进行耦合；针对 TBD620柴油机进行了仿真，划分了其缸内四个燃烧过程，并重点的分析了各曲柄转角下的相应变量云图。本文在GTEA软件的非结构动网格算法的基础上，进一步开发和拓展了内燃机缸内三维工作过程数值模拟的求解能力，为 GTEA软件继续进行内燃机性能仿真奠定了基础。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章绪论

1.1课题的背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3课题主要工作内容

第2章运动网格下流场数值求解及验证

2.1引言

2.2网格几何信息

2.3离散气相控制方程

2.4运动网格模型

2.5运动网格流场仿真算例

2.6本章小结

第3章缸内液滴运动及动网格下颗粒追踪

3.1引言

3.2离散液相控制方程

3.3液滴颗粒追踪

3.4运动网格下颗粒追踪算例

3.5本章小结

第4章缸内三维两相流工作过程模拟

4.1引言

4.2气液两相间耦合

4.3 TBD620柴油机缸内过程模拟验证

4.4本章小结

结论与展望

结论：

展望：

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和获得的荣誉

致谢