网格策略

考虑到流体域内的各种流体特性，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 使用自动体积细化生成切割体网格。对于气缸扇区模型，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 会生成轴对称网格。

切割体网格单元生成器主要生成六面体网格单元。为了提高近壁流体求解的精度，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 在壁面旁边生成正交棱柱体网格单元。

Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 使用体形状增加特定区域中的网格密度。有两种类型的网格加密区域：

由于阀对缸内流有很大的影响，因此精确表示这些区域非常重要。应用精细网格化是为了避免在阀开合时流体网格单元质量不佳。对于活塞缝隙和气缸槽，应用精细网格可精确捕捉几何，并避免活塞接近 TDC 时流体网格单元质量不佳。

以下图片分别显示了动态和静态网格加密区域：

此外，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 还使用临时网格细化区域，来封闭阀门挡板交界面。默认情况下，仅当相应阀的阀门升程小于 5 倍的闭合容差时，这些细化区域才处于活动状态。

在这些区域中，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 将细化表面网格并减少壁面附近的棱柱层厚度。

默认网格设置基于典范做法，可确保用最小网格单元数达到非常高的求解精度。但是，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 可用于控制特定网格特性，如缸芯中的网格单元尺寸。下图分别显示了使用 1 mm（默认）和 2 mm 核心气缸网格尺寸的汽油机的网格：

加密区域中的网格尺寸取决于核心气缸网格尺寸。默认情况下，它是核心气缸网格尺寸的一半。

在内燃机模拟中，活塞和阀的运动会导致计算网格变形。Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 使用变形方法对此网格变形建模，该方法根据活塞和阀的运动再分布网格节点。防止壁面旁边的棱柱层网格单元变形。但是，当两个临近壁面之间的距离缩小到棱柱层厚度的 3.25 倍以下的值时，棱柱层网格单元将变形，以保持良好的网格质量。

由于网格的累积变形会降低结果的质量，因此 Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 将基于特定标准对发动机几何进行网格重构。例如，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 在网格单元质量低于预定义值时对发动机进行网格重构。此外，如果变形过程中会出现负体积网格单元，则 Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 会自动重构发动机。充气室的网格没有变形，因此不需要网格重构。

网格加密区域动态跟随移动阀，以确保所有曲柄角度位置的阀周围具有高质量的网格。

以下动画显示网格变形和重构过程：

在平面入口和出口边界处，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 允许使用正交拉伸单元网格扩展体网格。这种网格拉伸特别适用于长度不足以让流充分发展的弯曲或短端口。拉伸网格会增大流的发展距离，同时还能保持较少的网格单元数量。此外，使用挤压网格还可以防止反流并促进求解收敛。

轴对称扇区网格

对于气缸扇区模型，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 使用定向网格来生成高质量扫掠网格。该方法的操作原理是从扇区模型的一个周期表面到另一个周期表面扫掠切割网格。

Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 会在多个网格单元合并为单个网格单元的位置应用三个旋转扫掠粗糙化。该方法会在网格接近对称轴时对其粗糙化。

动态网格细化区域跟随移动活塞，确保所有曲柄位置处活塞顶凹腔周围的高质量网格。涉及燃料喷射时，额外的静态网格细化区域会增加喷射器喷嘴和其喷射锥角周围的网格密度。

下图显示的是带有燃料喷射的柴油扇区模型的已扫掠网格：