设置边界条件

边界条件用于定义气缸、阀和充气室表面上的物理条件。

默认情况下，气体通过进气口/进气室的入口进入，通过排气口/排气室的出口排出，入口和出口边界均建模为压力出口。该设置将指定绝对总压力入流条件和绝对静压力流出条件。

入口和出口边界条件可能对流体预测有显著影响。因此，使用表格形式的经过验证的相关发动机数据（如果可用），将压力和温度设为曲柄角度的函数。支持的文件格式有 .csv、.txt、.dat。

可以在单一表中或不同表中描述压力和温度值。如果没有可用于温度的发动机数据，可以设置常数值。

湍流边界值的发动机数据通常不可用，但 RANS 模拟的合理设置为 10%（对于湍流强度）和水力直径的 10%（对于长度尺度）。

对于电机驱动测试和电荷运动模拟，只有空气通过入口和出口（在回流情况下）进入发动机。对于燃烧模拟，自动成分初始化确定气体成分，请参见缸内公式 - 气体初始化和边界条件。

注要修改燃烧模拟的气体成分，必须停用自动成分初始化，请参见设置操作条件。

默认情况下，壁面边界建模为具有 500 K 固定温度的平滑壁面。不过，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 还支持对粗糙壁面建模。对于热指定，还可以将描述壁面温度的表设为曲柄角度函数或位置函数。或者，也可以应用绝热条件。

将壁面温度描述为位置函数的表必须为所有阀都关闭的发动机以及 BDC 处的活塞提供坐标和温度数据。为确保端口的温度数据不会映射到关闭的阀，反之亦然，为阀准备单独的表。

要设置流体边界的边界条件：
  1. 对于入口边界，编辑发动机 > [发动机部件] > 入口 [n] 节点，其中[发动机部件]可以是气缸或充气室 [n]。
  2. 对于 RANS 模拟，在编辑对话框的边界组合框中，设置边界的湍流指定，如强度 + 长度尺度。
  3. 使用表格数据设置绝对总压力：
    1. 在压力组合框中，在文件下拉菜单旁边，单击导入。
    2. 在导入表对话框中，导航至包含表的文件夹。
    3. 选择该文件并单击打开。
      在图形窗口中，绘图打开，其中压力显示为曲柄角度的函数。
    4. 设置以下表属性：
      • 曲柄角度列
      • 绝对总压力列
      • 曲柄角度单位
      • 绝对总压力单位
  4. 根据温度的发动机数据是否可用来设置温度：
    温度发动机数据步骤
    可用
    1. 取决于是在与绝对压力数据相同的表中还是不同的表中描述温度数据：
      • 如果在相同的表中描述温度数据，则在静态温度组合框中，从文件下拉菜单中选择以前导入的表。
      • 如果在不同的表中描述温度数据，则使用静态温度组合框中的导入按钮导入针对压力表描述的表。

      图形窗口中的绘图现在显示压力和温度曲线。

    2. 设置以下表属性：
      • 曲柄角度列
      • 温度列
      • 曲柄角度单位
      • 温度单位
    不可用
    1. 在静态温度组合框中，从顶部下拉菜单中，选择常数。

      默认固定温度为 500 K。

    2. 要设置特定温度值，删除 $DefaultAmbientTemperature 条目，然后设置另一个值。
  5. 对于使用 ECFM-3Z 或 {65}ECFM-CLEH{66} 模型的燃烧模拟，将边界处的燃料/氧化剂混合状态指定设为非混合或预混。
  6. 对于 RANS 模拟，设置湍流量的边界值，如湍流强度和湍流长度尺度。
  7. 单击应用，然后单击关闭。
  8. 要在出口处设置相应的边界条件，使用发动机 > [发动机部件] > 出口 [n] 节点重复步骤 1-5，其中[发动机部件]可以是气缸或充气室 [n]。

    对于出口边界，分别为绝对静压力设置常数或表格数据。

要设置壁面处的边界条件：
  1. 如果要在发动机部件表面的特定面上设置多种边界条件：气缸 > 默认：气体，进气/排气阀 [n] > 默认：固体，或充气室 > 默认：气体 2，则首先将这些面分隔成其自身的发动机部件表面。
    请参见分割发动机部件表面。
  2. 编辑发动机 > [发动机部件] > [壁面]节点，其中[发动机部件]是相应发动机部件（如气缸），而[壁面]是要为其设置壁面边界条件的发动机部件表面（如缸套）。
  3. 指定壁面对沿壁面传递的气体的作用方式：
    1. 在编辑对话框中，将剪应力指定设为以下任一项：
      • 无滑移 - 采用此方法时，流体粘附在壁面上并以与壁面相同的速度移动。
      • 滑移 - 采用此方法时，壁面表示一个不可穿透但无牵引力的表面。

  4. 要应用壁面粗糙度：
    1. 确保将剪应力指定设为无滑移。
    2. 将壁面指定设为粗糙。
    3. 在粗糙度高度组合框中，设置等效砂粒粗糙度高度。
      可从文献或根据经验获取适用于模型的值。
    请参见发动机部件表面参考。
  5. 指定壁面处的热条件：
    1. 将热规范设为以下任一项：
      • 温度 — 设置此选项可指定壁面处的静态温度。
      • 绝热 — 设置此选项以不允许跨边界的热传递。

    2. 对于“温度”选项，根据温度的发动机数据是否可用（如步骤 4 中所述）来设置壁面处的静态温度。
      如果温度的发动机数据在空间上跨边界发生变化，则按如下所示设置静态温度：
      1. 在静态温度组合框中，从顶部下拉菜单中，选择表 XYZ。
      2. 在文件下拉菜单旁，单击导入。
      3. 在导入表对话框中，导航至包含该表的文件夹，选择文件，然后单击打开。
      4. 将 Temperature Column(温度列) 设为包含温度值的列的标题。
      如果在生成体网格且网格为最新之后设置表，则 Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 会自动将数据映射到边界并在图形窗口中显示温度值。