设置喷射器

在电荷运动模拟中，使用喷射器发动机部件模型设置一个喷射器，其中提供的模板用于定义喷射器及其喷嘴的几何和物理属性。可以创建单喷嘴或多喷嘴喷射器。气缸扇区模型需要单喷嘴喷射器。

默认情况下，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 使用空心/实心锥喷射器喷射燃料。如果在设置发动机模型中选择了 Huh 雾化模型，则 Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 改为使用喷嘴喷射器。

对于多个喷射器，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 会为所有喷射器喷射相同的燃料。

要创建喷射器：

  1. 右键单击发动机节点并选择 Create Injector(创建喷射器)。
    编辑选项卡将显示喷射器模板。图形窗口将更新并显示喷射器的预览。默认情况下，喷射器位于气缸盖的中心。
要定位喷射器：
  1. 在几何选项卡上，在所选的坐标系中设置 Injector Origin(喷射器原点) 和 Injector Direction(喷射器方向)。
    喷射器坐标系在图形窗口中显示为 X_ref, Y_ref, Z_ref。
  2. 如要在图形窗口预览喷射器，请单击对话框底部的更新。
    Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 将更新喷射器的位置和方向。
默认情况下，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 会创建单喷嘴喷射器。

要设置单喷嘴喷射器的喷嘴：

  1. 在所选的坐标系中设置喷嘴原点参考和喷嘴目标参考。
    喷嘴原点参考和喷嘴目标参考的坐标系在图形窗口中分别显示为 X_org, Y_org, Z_org 和 X_trg, Y_trg, Z_trg。
    示例：

    如果多个坐标系彼此重叠放置，图形窗口中的显示顺序如下所示：
    1. X_ref, Y_ref, Z_ref
    2. X_org, Y_org, Z_org
    3. X_trg, Y_trg, Z_trg
  2. 要围绕喷射器轴旋转喷嘴，将 Nozzle Rotation Offset(喷嘴旋转偏移) 设为所需的旋转偏移角度。
    注意，气缸扇区模型不支持喷嘴旋转。
  3. 单击更新。
    Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 将相应地更新喷嘴的位置和方向。
对于多喷嘴喷射器，可使用默认喷嘴作为参考喷嘴。Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 会自动复制参考喷嘴，并绕喷射器轴扫掠重复项。喷嘴之间的角度距离由以下公式给出： α = 360 ⁢ deg ⁡ n ，其中， n 为喷嘴的数量。

要设置多喷嘴喷射器的喷嘴：

  1. 设置参考喷嘴，如步骤 4 和步骤 5 中所述。
  2. 根据需要设置 Number of Nozzles(喷嘴数量)。
  3. 单击更新
    对于具有多喷嘴喷射器的半发动机模型，如果指定偶数个喷嘴，则 Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 将自动应用公式为 | α r o t | = α 2 的喷嘴旋转偏移。该自动计算的旋转偏移角度可避免在对称平面上创建喷嘴。
如果自动计算的旋转偏移角度无法满足要求，则可以相应地覆盖该值：
  1. 根据需要设置 Nozzle Rotation Offset(喷嘴旋转偏移)，然后单击应用。
要描述喷嘴流的特性：
  1. 根据喷射器类型，在每个喷嘴组合框中设置以下属性：
    喷射器类型属性
    空心/实心锥喷射器
    • 面积比
    • Hydraulic Diameter(水力直径)
    • 内锥角 — 对于固体喷射圆锥体，将此属性设为 0。
    • 外锥角
    喷嘴喷射器
    • Discharge Coefficient（流量系数）
    • 直径
    • 长度
    • 形状损耗系数
    • 耗散率系数
  2. 单击应用。
有关更多信息，请参见发动机参考 — 喷射器几何。

要设置喷射器的物理条件：

  1. 单击物理选项卡。
  2. 根据如何提供质量流率数据，设置喷射燃料的质量流率：
    质量流率数据步骤
    表格数据
    1. 确保质量流率设为表。
    2. 在文件下拉菜单旁，单击导入。
    3. 在导入表对话框中，导航至包含表的文件夹。
    4. 选择该文件并单击打开。

      图形窗口中将打开绘图，其中质量流率将显示为曲柄角度的函数。

    5. 设置以下表属性：
      • Time/Crank Angle(时间/曲柄角度)
      • Mass Flow Rate Column(质量流率列)
      • Time/Crank Angle Units(时间/曲柄角度单位)
      • 质量流率单位
    常数值
    1. 将质量流率设为阶梯常数。
    2. 在质量流率属性下的文本框中，设置恒定燃料质量流率。
    3. 设置下列属性：
      • 喷射开始
      • 喷射结束
    4. 单击更新。

      图形窗口中随机将打开一个绘图，其中将阶梯质量流率分布显示为曲柄角度的函数。
  3. 要分别沿曲柄角度轴或时间轴改变质量流率分布，设置以下属性：
    • [injector]：Injection Crank Angle Anchor（喷射曲柄角度锚点）
    • [injector]：Injection Time Anchor（喷射时间锚点）
    • [喷射器]：Injection Crank Angle Target（喷射曲柄角度目标）

    其中 [injector] 是喷射器的名称。

  4. 对于实心锥和空心锥喷射器，如果要增大喷嘴中心线处的样本密度，将锥角采样多项式指数设为大于 1 的整数值。值为 1 对应于均匀分布。
  5. 根据温度数据的获取方式来设置燃料温度：
    燃料温度数据步骤
    表格数据
    1. 将燃料温度设置为表格。
    2. 取决于是在与质量流率数据相同的表中还是不同的表中描述温度数据，执行以下某项操作：
      • 如果在相同的表中描述温度数据，则从文件下拉菜单中选择以前导入的表。
      • 如果在单独的表中描述温度数据，则使用燃料温度属性下文件下拉菜单旁的导入按钮按针对质量流率表的描述导入该表。

      图形窗口中的绘图将显示燃料温度曲线。

    3. 设置以下表属性：
      • Time/Crank Angle(时间/曲柄角度)
      • 燃料温度列
      • Time/Crank Angle Units(时间/曲柄角度单位)
      • 燃料温度单位
    常数值
    1. 将 Fuel Temperature(燃料温度) 设为常数。
    2. 在 Fuel Temperature(燃料温度) 属性下的文本框中，设置燃料温度。
  6. 对于喷嘴喷射器，喷射燃料液滴的直径对应于步骤 11 中指定的喷嘴直径。对于空心/实心锥喷射器，根据喷射的燃料液滴直径数据的获取方式来设置该液滴的直径：
    液滴直径数据步骤
    表格数据
    1. 根据表格数据描述的函数，将液滴直径设为以下任一项：
      • 对于累积分布函数，设置 CDF 表。
      • 对于概率密度函数，设置 PDF 表。
    2. 取决于是在与质量流率和温度数据相同的表中还是不同的表中描述直径数据，执行以下某项操作：
      • 如果在相同的表中描述液滴直径数据，则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液滴直径数据，则使用文件下拉菜单中 Droplet Diameter(液滴直径) 属性旁的导入按钮导入针对质量流率表描述的表。
    3. 将数据设为包含颗粒直径（以 m 为单位）的表标题。

    图形窗口中的绘图将分别显示液滴直径的累积分布函数或概率密度函数。
    Rosin-Rammler 分布函数
    1. 将液滴直径设为 Rosin-Rammler。
    2. 设置下列属性：
      • 最小直径
      • 最大直径
      • Sauter 平均直径
      • 指数
    常数值
    1. 将 Droplet Diameter(液滴直径) 设为常数。
    2. 在 Droplet Diameter(液滴直径) 属性下的文本框中，设置喷射液滴的直径。
  7. 单击更新，然后单击确定。
    有关更多信息，请参见发动机参考 — 喷射器物理量。
    Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 将发动机 > [injector] 节点添加到树中。喷射器喷嘴分别列为子节点 Nozzle 1 至 Nozzle [n]。

    对于半发动机模型，警告三角形表示位于流体域外的喷嘴。



    注不要删除这些喷嘴 — 它们用于计算喷嘴在流体域内的正确质量流率。
对于多喷嘴喷射器，所有喷嘴都默认具有相同的几何属性作为参考喷嘴。

要为流体域内的特定喷嘴调整几何设置：

  1. 右键单击相应的发动机 > [injector] > 喷嘴 [n] 节点，然后选择编辑。
  2. 在 Injector Nozzle : Nozzle [n](喷射器喷嘴：喷嘴 [n]) 对话框，根据需要调整设置，例如喷嘴原点或喷嘴目标。
    喷嘴原点和喷嘴目标的坐标系在图形窗口中分别显示为 X_org, Y_org, Z_org 和 X_trg, Y_trg, Z_trg。
  3. 单击应用，然后单击关闭。
要为喷射器创建额外的喷嘴：
  1. 右键单击发动机 > [injector] 节点，然后选择添加喷嘴。
要删除喷射器的喷嘴：
  1. 右键单击相应的发动机 > [injector] > 喷嘴 [n] 节点，然后选择删除。