发动机

创建气缸和阀（导入 CAD 模型后）

打开一个对话框，可在其中指定发动机配置和发动机对称。请参见发动机部件创建对话框。

使用在对话框中指定的设置以及四冲程发动机：CAD 体和面与二冲程发动机：CAD 体和面中描述的过滤器，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 将几何分配给相应的发动机部件，将几何表面分配给相应的发动机部件表面。

创建扇区模型（导入 2D 曲线后）

打开创建扇区模型对话框，可指定气缸扇区模型的扇区数。

使用指定数量的扇区，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 创建气缸扇区发动机部件，其楔形角为 $\alpha =\frac{360\mathrm{deg}}{NumberofSectors}$。

最小扇区数为 3。

替换气缸和阀几何（不适用于气缸扇区模型）

可用于导入新的 CAD 几何，该几何将自动分配给现有气缸和阀发动机部件而不会影响模拟设置。有关更多信息，请参见替换发动机几何并重新运行模拟。

注	如果在 3D-CAD 中修改了现有发动机气缸和阀部件的 CAD 模型（请参见编辑 3D-CAD 模型），则不支持交换几何。

隐藏

在图形窗口中隐藏选定的发动机部件。此操作有助于清晰地查看其他对象。可以使用显示操作再次恢复隐藏的对象。

显示

恢复隐藏的发动机部件。

编辑

对于气缸/气缸扇区，打开气缸对话框，可在其中指定气缸的初始条件和活塞运动。

创建喷射器（仅当为气缸选择燃料发动机模型时）

打开一个对话框，可在其中指定燃料喷射器及其喷嘴的几何和物理。请参见喷射器对话框。

创建点火器（仅当为气缸选择燃烧模型时）

打开一个对话框，可在其中指定火花点火器的位置和物理。请参见点火器对话框。

编辑

对于排气阀 [n]/进气阀 [n]，打开阀对话框，可在其中指定阀的运动。

对于喷射器，打开喷射器对话框，可在其中指定喷射器及其喷嘴的几何、放置和物理。

对于点火器，打开点火器对话框，可在其中指定点火器的位置和物理。

对于充气室 [n]，打开充气室对话框，可用于指定充气室的初始条件。

隐藏

在图形窗口中隐藏选定的发动机部件表面。此操作有助于清晰地查看其他对象。可以使用显示操作再次恢复隐藏的对象。

显示

恢复隐藏的发动机部件表面。

编辑

打开一个对话框，可在其中指定发动机部件表面的物理条件。请参见发动机部件表面。

如果多个发动机部件表面属于同一类型且属于同一类型的发动机部件，可以将此操作应用于这些表面。例如，可以同时编辑多个阀的壁。选择发动机部件表面时按住 <Ctrl> 键。

依赖性

显示表面与其他对象的依赖关系。请参见对象依赖性。

编辑

打开一个对话框，可在其中指定单个喷嘴的配置。

对称平面

指定导入的几何的对称。

• + side（正面）：保留几何的正面。
• - side（反面）：保留几何的反面。

Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 区分正面和反面的方式如下：

1. 查找所有进气阀的形心位置。
2. 从进气阀的形心位置，获取平均坐标 $x_{avg}$ 与 $y_{avg}$。
3. 按以下方式计算旋转角度 IntakeAngleOffset：

   $IntakeAngleOffset=\arctan 2(y_{avg},x_{avg})$

   如果 $IntakeAngleOffset<0$，则 $IntakeAngleOffset=IntakeAngleOffset+2\pi$

   下图显示了进气阀和 IntakeAngleOffset 的形心平均值：

   
   
   
4. 逆时针方向旋转圆柱坐标系 IntakeAngleOffset 度，该坐标系的 r 轴指向全局笛卡尔坐标系的 x+ 轴方向，theta 轴指向全局笛卡尔坐标系的 y+ 轴方向。

   下图显示了旋转前后的圆柱坐标系：

   
   
   
   
   
   
5. 对称平面正面对应于正 theta 轴侧上的半个模型。对称平面反面对应于正面的另一侧上的半个模型：
   
   
   

（适用于 RANS 模拟）

对应的值节点将在气缸和 Intake/Exhaust Port [n]（进气口/排气口 [n])组合框中可用。

有关更多信息，请参见 K-Epsilon 初始条件参考。

绝对总压力（用于气缸和进气口 [n]）/绝对静压力（用于排气口 [n]）

以恒值或表的形式指定相应初始压力。

表必须将压力定义为曲柄角度的函数。

Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 会使用数据点之间的线性插值以指定的起始角计算相应的值：

• 文件：设置包含相应压力数据的文件。

  导入可用于导入以下某种文件格式的表：*.csv、*.txt或*.dat。

• Crank Angle Column（曲柄角度列）：设置包含曲柄角度值的列的标题。
• 绝对总压力列/绝对静压力列：设置包含压力值的列的标题。
• 曲柄角度单位：设置导入的曲柄角度值的单位 - 度或弧度。
• 压力单位：设置导入的压力的单位 - Pa、bar 或 psi。

如果没有可用的表标题，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 会从零开始对列进行编号，例如列 0。

温度

以恒值或表的形式指定温度。

表必须将温度定义为曲柄角度的函数。

Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 会使用数据点之间的线性插值以指定的起始角计算相应的值：

• 文件：设置包含温度数据的文件。

  导入可用于导入以下某种文件格式的表：*.csv、*.txt或*.dat。

• Crank Angle Column（曲柄角度列）：设置包含曲柄角度值的列的标题。
• Temperature Column（温度列）：设置包含温度值的列的标题。
• 曲柄角度单位：设置导入的曲柄角度值的单位 - 度或弧度。
• 温度单位：设置导入的温度值的单位 - C、F、K 或 R。

如果没有可用的表标题，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 会从零开始对列进行编号，例如列 0。

燃料/氧化剂混合状态指定（仅当选择 ECFM-3Z 发动机模型时）

指定燃料和氧化剂在亚网格级别初始为非混合或预混。

Omega（仅适用于气缸扇区模型）

根据绕气缸圆柱坐标系 z 轴的旋转速率（以 rpm 为单位）指定初速度。

空气质量加权/排气质量加权/燃料质量加权

当自动成分初始化设为打开时，将显示计算的空气、排气和燃料蒸汽的初始质量加权。有关更多信息，请参见缸内公式 - 气体初始化和边界条件

当“自动成分初始化”设为关闭时，用于指定初始质量加权。

Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 将计算气体混合物的给定材料属性（如密度）如下：

$${\varphi }_{\mathrm{mix}}={Y_{air}\varphi }_{air}+{Y_{exhaust}\varphi }_{exhaust}+{Y_{fuel}\varphi }_{fuel}$$

(540)

其中：

$$Y_{air}=\frac{W_{air}}{W_{air}+W_{exhaust}+W_{fuel}}$$

(541)

$$Y_{exhaust}=\frac{W_{exhaust}}{W_{air}+W_{exhaust}+W_{fuel}}$$

(542)

$$Y_{fuel}=\frac{W_{fuel}}{W_{air}+W_{exhaust}+W_{fuel}}$$

(543)

其中：

• $W_{air}$、$W_{exhaust}$ 和 $W_{fuel}$ 分别为指定的 Air Mass Weighting(空气质量加权)、Exhaust Mass Weighting(排气质量加权) 和 Fuel Mass Weighting(燃料质量加权)。
• ${\varphi }_{air}$、${\varphi }_{exhaust}$ 和 ${\varphi }_{fuel}$ 分别为空气、排气和燃料蒸汽的材料属性值，如材料定义。

缸径

显示发动机气缸的直径，参见 Eqn. (544) 和 Eqn. (545) 中的 $B$。

Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 会根据导入的几何计算此值。

冲程

指定活塞从 BDC 移动到 TDC 的距离，请参见Eqn. (528)、Eqn. (544) 和 Eqn. (545) 中的 $S$。

曲柄半径

显示曲柄中心和曲柄销之间的距离。

如果指定的销偏移等于零，曲柄半径计算为 $\frac{S}{2}$，其中 $S$ 是指定的冲程。

如果指定的销偏移不为零，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 保持指定的连杆长度和冲程，并使用这些参数计算相应的曲柄半径。

连杆长度

指定连接活塞与曲柄轴的连杆的长度，请参见 Eqn. (528) 中的 $CRL$。

针偏移

指定针偏移，请参见 Eqn. (528) 中的 $PO$。

零曲柄角约定

对于具有非零销偏移的发动机，指定用于定义 0 曲柄角的约定。

对于具有零销偏移的发动机，0 曲柄角描述曲轴垂直的位置，该位置与活塞的上死点 (TDC) 重合。但是，对于具有非零销偏移的发动机，曲轴为垂直时，活塞不位于 TDC。

可用的选项包括：

• 曲柄销上死点：将 0 曲柄角定义为曲柄销位于 TDC 时的位置。
• 活塞上死点：将 0 曲柄角定义为活塞位于 TDC 时的位置。

位移

显示活塞从 TDC 运动到 BDC 时气缸的位移体积。

计算如下：

$$D=\frac{\pi }{4}{B}^{2}S$$

(544)

其中：

• $B$ 为指定的缸径。
• $S$ 为指定的冲程。

Compression Ratio（压缩比）

打开时，指定发动机的压缩比。Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 使用指定的值计算 Piston Position Offset（活塞位置偏移），计算方法由Eqn. (529)给出。

关闭时，显示 BTD 处与 TDC 处的气缸体积之比。

计算如下：

$$CR=\frac{\frac{\pi }{4}{B}^{2}S+V_{TDC}}{V_{TDC}}$$

(545)

其中：

• $B$ 为指定的缸径。
• $S$ 为指定的冲程。
• $V_{TDC}$ 为阀关闭时 TDC 处的气缸体积。

Piston Position Offset（活塞位置偏移）

打开时，指定导入的活塞几何相对于 TDC 的偏移，请参见 Eqn. (528) 中的 $PPO$。

关闭时，显示Eqn. (529)给出的活塞偏移。

导入可用于导入以下某种文件格式的表：*.csv、*.txt或*.dat。

曲柄角度单位

显示导入的曲柄角度值的单位。目前，仅支持deg（度）。

升程单位

显示导入的阀门升程值的单位。目前，仅支持 mm。

当气门间隙为零时，阀升力分布将显示平滑的打开跃升和关闭跃升。增加气门间隙的值会降低阀升力分布。通常，气门间隙介于 0.1 mm 到 0.25 mm 之间。

示例：将“间隙”设为0.25 mm。

示例：将“分布锚点”设为107.0 deg(107.0 度）并将“圆锚点”设为150.0 deg(150.0 度）。

示例：将“升程乘数”设为0.5。

示例：将“持续时间乘数”设为1.2。

根据指定值和实际阀门升程，Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 会将阀门挡板交界面作如下处理：

可用的选项包括：

示例：

（不适用于气缸扇区模型）

对于多喷嘴喷射器，喷嘴之间的角距离由以下公式给出 $\alpha =\frac{360\mathrm{deg}}{n}$.

（不适用于气缸扇区模型）

喷射器轴的方向根据左手定则给出旋转方向。

对于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 将自动应用旋转偏移角度，这取决于发动机对称模型，如下表所示：

示例：

对于多喷嘴喷射器，指定其中一个喷嘴（参考喷嘴）的原点和目标。Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 自动复制指定喷嘴数的参考喷嘴，并绕喷射器轴扫掠重复项。

对于作为曲柄角度的函数的质量流率分布，[喷射器]：喷射曲柄角度锚点设置分布中的角度位置，以度为单位。对于作为时间的函数的质量流率分布，[喷射器]：喷射时间锚点设置分布中的时间点，以秒为单位或采用循环时间单位 degCA。

[喷射器]：喷射曲柄角度目标用于设置在要向其移动相应喷射器锚点的发动机循环中的角位置。

示例：下图显示了属于曲柄角度函数的质量流率分布，其中喷射在 428 度 CA 处开始。要将喷射开始偏移到 450 度 CA，将 [喷射器]：喷射曲柄角度锚点设为 428.0 度，[喷射器]：喷射曲柄角度目标设为 450.0 度。

对于实心/空心锥喷射器的喷嘴，$\varphi$ 方向（在以喷射点为原点的球坐标系中）的喷射经过加权，以使样本密度沿喷射方向偏置。

其中：

锥角采样多项式指数指定多项式函数 $f\left(\gamma \right)$ 的指数。值为 1 时均匀分布。值为大于 1 的整数时喷雾中心线处的样本密度较高。

可用的选项包括：

可用的选项包括：

• 常数：将温度设为指定值。
• 表：以表的形式指定温度，该表将温度定义为时间或曲柄角度的函数。

  有关表的属性，请参见质量流率，将 Mass Flow Rate Column（质量流率列）和 Mass Flow Rate Units（质量流率单位）分别替换为 Fuel Temperature Column（燃料温度列）和 Fuel Temperature Units（燃料温度单位）（C、F、K或R）。

可用的选项包括：

• 常数：将液滴直径设为指定值。
• CDF 表/PDF 表：使用累积分布函数 (CDF)/概率密度函数 (PDF) 设置用于指定液滴直径分布的表。
  • 文件：设置包含 CDF/PDF 数据的文件。

    导入可用于导入以下某种文件格式的表：*.csv、*.txt或*.dat。

  • 数据：设置包含液滴直径（以米为单位）的列的标题。如果没有表标题，则 Simcenter STAR-CCM+ In-cylinder 从零开始对列进行编号，例如 column0(列 0)。
• Rosin-Rammler：使用 Rosin-Rammler 尺寸分布设置液滴直径的分布。
  • 最小直径：设置分布生成的最小液滴尺寸。
  • 最大直径：设置分布生成的最大液滴尺寸。
  • Sauter 平均直径：指定Eqn. (536)中的$\mathrm{SMD}$。
  • 指数：指定 Eqn. (536) 中的 $q$。

（仅当选择 FI 火花点燃发动机模型时）

（仅当选择 FI 火花点燃发动机模型时）