Fluent验证案例：缸内绝热压缩

2018-06-28 10:29:55· 来源：CFD之道

本案例利用Fluent中的In-Cylinder方法模拟发动机气缸内活塞运动导致的压力及温度变化，并将仿真结果与解析值进行比较。

本案例利用Fluent中的In-Cylinder方法模拟发动机气缸内活塞运动导致的压力及温度变化，并将仿真结果与解析值进行比较。

计算模型如下图所示。气缸活塞往复运动受曲轴控制，本案例利用2D模型模拟气缸，活塞运动通过In-Cylinder方法进行指定。

计算域尺寸如图所示。

假定缸内气体压缩过程为绝热。案例利用in-cylinder、弹簧光顺及网格重构算法模拟边界运动。

1创建几何及网格
本案例几何及网格均较为简单，按上图所示建立几何模型并划分三角形网格。边界命名及网格如下图所示。

2Fluent设置
以2D、Double Precision模式启动Fluent

读取网格文件ex20.msh

2.1 General设置
双击模型树节点General，设置采用Transient计算

2.2 Models设置
右键选择模型树节点Models > Energy，点击弹出菜单项On激活能量方程

2.3 Materials设置
鼠标双击模型树节点Materials > fluid > air，弹出的材料设置对话框中，设置Density为ideal-gas*

2.4 Boundary Conditions
本案例所有边界均为绝热壁面边界，采用默认参数设置。

2.5 Dynamic Mesh设置
鼠标双击模型树节点Dynamic Mesh，右侧面板激活选项Dynamic Mesh

激活选项Smoothing、Remeshing及In-Cylinder

选择Mesh Methods下方的Settings…，弹出设置对话框，如下图所示设置Smoothing标签页下参数

如下图所示设置Remeshing标签页下参数

点击Options下方按钮Settings…，如下图所示设置曲柄连杆参数

鼠标双击模型树节点Dynamic Mesh，点击右侧面板中Dynamic Mesh Zone下方按钮Create/Edit…弹出设置对话框

如下图所示设置Moving_wall为Rigid Body及参数

如下图所示设置Meshing Options

设置side_walls为Deforming，几何参数定义如下图所示

如下图所示设置Meshing Options参数

2.6 Methods设置
鼠标双击模型树节点Methods，如下图所示设置右侧面板参数

2.7 Report Definitions定义
右键选择模型树节点Report Definitions，选择弹出菜单New → Volume Report → Volume-Average…弹出设置对话框

如下图所示，监控区域平均压力

相同的方式监测计算域温度

2.8 Initialization
右键选择模型树节点Initialization，点击弹出菜单项Initialize开始初始化

2.9 Run Calculation
鼠标双击模型树节点Run Calculation，右侧面板设置Number of Time Steps为180

点击Calculate开始计算

注：
这里设置的时间步数实际上是指定曲柄旋转的角度，180度为旋转半个周期
3计算结果
计算监测得到的压力随时间变化

监测得到的平均温度随时间变化曲线

计算压力值与解析解的对比

计算温度值与解析解的对比

参考文献：
L.D. Russell, G.A. Adebiyi, Classical Thermodynamics, Saunders College Publishing, Philadelphia, PA, 1993

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