Fluent验证案例:缸内绝热压缩

2018-06-28 10:29:55·  来源:CFD之道  
 
本案例利用Fluent中的In-Cylinder方法模拟发动机气缸内活塞运动导致的压力及温度变化,并将仿真结果与解析值进行比较。
本案例利用Fluent中的In-Cylinder方法模拟发动机气缸内活塞运动导致的压力及温度变化,并将仿真结果与解析值进行比较。

计算模型如下图所示。气缸活塞往复运动受曲轴控制,本案例利用2D模型模拟气缸,活塞运动通过In-Cylinder方法进行指定。



计算域尺寸如图所示。



假定缸内气体压缩过程为绝热。案例利用in-cylinder、弹簧光顺及网格重构算法模拟边界运动。

1创建几何及网格
本案例几何及网格均较为简单,按上图所示建立几何模型并划分三角形网格。边界命名及网格如下图所示。



2Fluent设置
以2D、Double Precision模式启动Fluent

读取网格文件ex20.msh

2.1 General设置
双击模型树节点General,设置采用Transient计算



2.2 Models设置
右键选择模型树节点Models > Energy,点击弹出菜单项On激活能量方程



2.3 Materials设置
鼠标双击模型树节点Materials > fluid > air,弹出的材料设置对话框中,设置Density为ideal-gas*



2.4 Boundary Conditions
本案例所有边界均为绝热壁面边界,采用默认参数设置。

2.5 Dynamic Mesh设置
鼠标双击模型树节点Dynamic Mesh,右侧面板激活选项Dynamic Mesh

激活选项Smoothing、Remeshing及In-Cylinder



选择Mesh Methods下方的Settings…,弹出设置对话框,如下图所示设置Smoothing标签页下参数



如下图所示设置Remeshing标签页下参数



点击Options下方按钮Settings…,如下图所示设置曲柄连杆参数



鼠标双击模型树节点Dynamic Mesh,点击右侧面板中Dynamic Mesh Zone下方按钮Create/Edit…弹出设置对话框

如下图所示设置Moving_wall为Rigid Body及参数



如下图所示设置Meshing Options



设置side_walls为Deforming,几何参数定义如下图所示



如下图所示设置Meshing Options参数



2.6 Methods设置
鼠标双击模型树节点Methods,如下图所示设置右侧面板参数



2.7 Report Definitions定义
右键选择模型树节点Report Definitions,选择弹出菜单New → Volume Report → Volume-Average…弹出设置对话框



如下图所示,监控区域平均压力



相同的方式监测计算域温度



2.8 Initialization
右键选择模型树节点Initialization,点击弹出菜单项Initialize开始初始化



2.9 Run Calculation
鼠标双击模型树节点Run Calculation,右侧面板设置Number of Time Steps为180

点击Calculate开始计算



注:
这里设置的时间步数实际上是指定曲柄旋转的角度,180度为旋转半个周期
3计算结果
计算监测得到的压力随时间变化



监测得到的平均温度随时间变化曲线



计算压力值与解析解的对比



计算温度值与解析解的对比



参考文献:
L.D. Russell, G.A. Adebiyi, Classical Thermodynamics, Saunders College Publishing, Philadelphia, PA, 1993


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