定义材料

Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 需要有关发动机中的空气、燃料和废气成分的信息。

默认情况下，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 使用以下空气和废气材料：
  • 空气：N2（氮气）和 O2（氧气）的混合物，质量加权分别为 0.7669 和 0.2331。
  • 废气：用于燃烧模拟，通过自动成分初始化计算。请参见 Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder“公式 - 废气成分”。

可以根据需要替换、添加和删除材料组分。

注

要修改废气，必须停用自动成分初始化，请参见设置操作条件。

燃料可以由单一材料或多种材料组成。燃料的多组分表示通常可提高精度，但代价是计算成本。对于液体燃料，分别指定液体组分和由这些组分产生的蒸汽。对于气体燃料，指定气体的组分。

以下材料数据库默认可用：

标准
标准材料数据库提供了液体和蒸汽的恒定材料属性。
ecfmProp
ecfmProp 材料数据库提供了恒定材料属性以及与温度相关的材料属性。对于蒸汽，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 采用 Mather-Saxena 方法（通常称为 Mason-Saxena-Wassiljewa (MSW) 方法）的形式应用温度相关属性。此方法包含各气体的温度相关导热率，通常表示为多项式或经验函数。ecfmProp 材料数据库存储通过拟合实验数据获得的 Lennard-Jones 系数。这些系数构成温度相关表达式的基础，温度相关表达式随后合并到 MSW 公式中，以计算在定义的温度范围内的混合物导电率。

Mather-Saxena 方法对于具有较宽热范围的系统（如燃烧）最为有用。因此，默认情况下，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 采用 Mather-Saxena 方法处理 ECFM-3Z 和 ECFM-CLEH 燃烧的导热率。Lennard-Jones 属性不可用的组分则是例外。其中包括 C7H13 (汽油)、C10.3H18.4 (DieselCLEH), C12H23 (Jet-A), C6.75H12.24 (GasolineCLEH), R1 (Gasoline3Z)。对于这五个组分，使用之前的默认方法 Lewis No.。对于复杂化学燃烧，导热率属性方法仍为 Lewis No.。对于指定燃烧率的燃烧，导热率属性方法仍为质量加权混合。对于非燃烧情况，使用 Mather-Saxena 方法。无论喷射是否处于活动状态，这些默认设置均适用。

对于液体，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 使用表 (T) 数据提供以下材料属性：

  • 动力粘度
  • 饱和压力
  • 表面张力
  • 比热
  • 汽化潜热
  • 导热率（如果可用）

可以根据需要创建和加载其他材料数据库。请参见添加材料数据。

对于 ECFM 燃烧模拟，只有 ecfmProp 材料数据库可用。对于复杂化学燃烧模拟，可以选择标准或 ecfmProp 材料数据库中的液体燃料。从导入的 Chemkin 材料数据库中选择该燃料或气体燃料产生的蒸汽。Chemkin 材料数据库中的每个材料只能用于一种燃料组分。

Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 可用于在 Simcenter STAR-CCM+ 模拟树中修改材料属性。

要定义通过发动机的空气的材料：

  1. 右键单击材料 > 空气节点，然后选择编辑。
    Air Properties(空气属性) 组合框将显示默认空气成分。
  2. 要修改默认空气组分，可根据需要设置以下属性：
    • 空气组分
    • 加权
    注对于 ECFM 或复杂化学燃烧模拟，无法修改空气组分。
  3. 要添加组分：
    1. 在 Air Properties(空气属性) 组合框中，单击添加组分。
    2. 在添加组分对话框中，从材料数据库中选择所需组分，然后单击确定。
  4. 要删除组分：
    1. 右键单击该组分行中的任意位置，然后选择删除组分。
    2. 在确认删除删除对话框中，单击是。
  5. 单击应用，然后单击关闭。
要定义燃料的材料：
  1. 右键单击材料 > 燃料节点，然后选择编辑。
  2. 要添加或删除燃料组分，可分别执行步骤 3 或步骤 4。
  3. 对于液体燃料，针对每个添加的组分，设置相应的蒸汽材料。
  4. 对于每个组分，设置质量加权以适合燃料。
在燃料组分下，化学计量 A/F 比率显示空气与指定燃料的理想比率，以实现完全燃烧燃料而没有过量空气。

对于单组分燃料，LHV（加热值下限）根据 ECFM-3Z 材料数据库显示燃料的加热值下限。可以将默认值替换为通过实验获得的值。单击重置时，将恢复默认值。

  1. 单击应用，然后单击关闭。
    有关更多信息，请参见材料参考。