指定燃烧率模型参考

指定燃烧率模型使用指定的函数在内燃机气缸中对每个曲柄角度施加平均燃烧质量分数。

默认指定燃烧率函数是 Wiebe 模型,也可以应用任何用户自定义的燃烧率。

表 1. 指定燃烧率模型参考
理论 参见指定的燃烧率。
提供方式 缸内 > 模型 > 燃烧模型
节点路径示例

缸内 > 模型 > 指定燃烧率

或

连续体 > 物理 1 > 模型 > 指定燃烧率

要求
使用 Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder,在缸内 > 模型中:
  • 可选模型:燃烧

参见访问 Simcenter STAR-CCM+ In-Cylinder

属性 关键属性包括:对流、燃烧重置时间、指定燃烧率法。参见指定的燃烧率属性。
激活 模型控制(子节点) Wiebe 函数指定燃烧率和表方法,参见指定燃烧率法。

流体束管理器,参见流体束管理器。

气缸内 缸内 > 模型 > 指定燃烧率节点。
初始条件 混合分数。请参见初始条件。
边界输入 混合分数。请参见边界设置。
区域输入 指定燃烧率选项、发动机偏移正时、火花塞中心。请参见区域设置。
求解器 指定燃烧率。请参见求解器。
监视器 MixFracEGR、MixFracFuel。

指定燃烧率模型属性

对流
设置 Simcenter STAR-CCM+ 用于计算适当传输方程中网格单元面上的对流通量的离散格式。有关更多信息,请参见“对流项”的相关主题:
一阶
一阶迎风格式。此格式根据流向按上游或下游质量流率来比例缩放传输物理量。仅当高阶格式无法给出收敛或要在切换到高阶格式之前获得初始求解时,才使用此格式。
二阶
二阶迎风格式。此格式引入了在上游或下游面的任一侧上对网格单元值求线性插值。使用此格式会导致降低收敛属性,但提供的精度与一阶格式相同甚至更高。
MUSCL 三阶/CD
混合 MUSCL 三阶/中心差分。添加有界差分子节点。
燃烧重置时间
对于多循环运行,在燃烧完成后和排气阀打开 (EVO) 之前,将缸内区域的过程变量从 1.0(燃烧状态)重置为 0.0(未燃烧/EGR)。默认情况下,设为 EVO 之前 5 度。
指定燃烧率法
方法 对应方法节点
Wiebe 函数指定燃烧率

使用 Wiebe 函数定义指定燃烧率 Eqn. (4103)。

Wiebe 函数指定燃烧率
Wiebe 函数指数常数,N
n (位于 Eqn. (4103) 中)。
燃料燃烧 50% 的正时
燃烧 50% 燃料的时间点。
燃料燃烧 10%-90% 的持续时间
燃烧 10% 的燃料到燃烧 90% 的燃料之间的持续时间。
最小火焰厚度
将燃烧气体与未燃烧气体分隔的火焰刷的最小尺寸。默认值 3 mm 适用于大多数仿真。如果最小火焰厚度过低,则火焰刷中各网格单元之间的速度幅值会发生波动。要消除这些数值误差,可增加最小火焰厚度值。
表方法

用于使用导入的自定义表来定义指定燃烧率。

表方法
最小火焰厚度
将燃烧气体与未燃烧气体分隔的火焰刷的最小尺寸。默认值 3 mm 适用于大多数仿真。如果最小火焰厚度过低,则火焰刷中各网格单元之间的速度幅值会发生波动。要消除这些数值误差,可增加最小火焰厚度值。
输入表
指定用于插值曲柄角度和平均过程变量的表。不要使用表的列标题指定单位。
表:曲柄角度
指定表中表示曲柄角度度数的列,以以下格式指定:
<start angle in deg> 
...
<start angle + cycle length in deg>
表:平均过程变量
指定表中表示平均过程变量的列。
二阶梯度
Simcenter STAR-CCM+ 流动求解器中有两个二阶梯度源:
  • 用于扩散的边界二阶梯度
  • 网格单元面上用于扩散的内部二阶梯度

使用此属性可控制求解器中要包括哪些梯度。打开时将提供两种梯度,关闭时排除这两种梯度。选择仅限内部和仅限边界时,将选择相应的梯度。

流体边界扩散
激活时,此属性将包括如 Eqn. (865) 所给定的流体边界扩散通量(或流模型的粘性通量)。默认情况下,此属性已激活。

初始条件

混合分数
混合分数是源自燃料流的原子质量分数。1.0 相当于 100%。要使用纯氧化剂进行初始化,保留默认值 0.0。对于混合物未燃烧的流入,混合分数分布是燃料的质量分数。

边界设置

流入或流出边界
混合分数
参见初始条件:混合分数。

区域设置

应用于流体区域。

指定燃烧率选项
指定燃烧率 对应的物理值节点
激活
指定燃烧速率燃烧模型用于确定燃烧率。
发动机偏移正时
设置发动机偏移正时的分布。
发动机偏移正时将添加到绝对曲柄角度,以确定点火正时。可以针对多个气缸使用此选项,还可以停用非气缸部件,尤其是进气口和排气口。
火花塞中心
使用矢量值和坐标系(其中定义了矢量值)定义火花塞中心的坐标。
停用
不求解过程变量。

指定燃烧率求解器属性

亚松弛因子
为了提升收敛,此属性用于在迭代过程中亚松弛求解的变化。如果残差显示求解发散或不减小,则减小亚松弛因子。
冻结求解器
开启时,求解器在迭代过程中不更新任何物理量。该选项默认情况下关闭。这是一个调试选项,由于缺少储存,它可能导致不可恢复的错误和错误的求解。有关详细信息,请参见有限体积求解器参考。
冻结重构
开启时,Simcenter STAR-CCM+ 不会在每次迭代时更新重构梯度,而是使用上一次迭代更新的梯度。激活保留临时储存与此属性结合使用。默认情况下,此属性处于关闭状态。
归零重构
开启时,求解器在下一次迭代时会将重构梯度设为零。此操作意味着,用于迎风的面值 (Eqn. (871)) 以及用于计算网格单元梯度的面值(Eqn. (883) 和 Eqn. (884))将变为一阶估计值。默认情况下,此属性处于关闭状态。如果开启此属性之后关闭它,则求解器将在下一次迭代时重新计算梯度。
保留临时储存
开启时,Simcenter STAR-CCM+ 将保留求解器在迭代期间生成的额外场数据。保留的特定数据取决于求解器,且在后续迭代期间可用作场函数。默认情况下关闭。有关这些场函数的完整列表,请参见 通用求解器场函数。

流体束管理器

可以单击指定燃烧率 > 流体束管理器节点,然后为燃料、氧化剂和 EGR 创建最多 3 个流体。可以设置每个流体束的流体束分量。

流体束分量
可用于为选定流体束选择流体束分量。可从多组分气体或多组分液体模型内已指定的组分列表中选择流体束分量。
注仅允许单组分燃料。