基于AVL-FIRE的CFD分析过程及案例操作

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1、2015年09月01日基于AVL-FIRE的CFD分析过程及案例操作2理论基础流体力学理想流体与粘性流体粘性力——相邻流体层之间的相对运动阻力理想流体使用的条件：流体粘性小（如空气和水）；相对运动速度小；粘性力对比其他类型的力（如惯性力）可忽略不计牛顿流体与非牛顿流体牛顿内摩擦定律动力粘度、运动粘度空气、水/聚合物溶液，牛奶3理论基础流体热传导与扩散热传导：温度高低热扩散：浓度高低可压流体与不可压流体密度决定是否可压空气为可压流体；水为不可压流体某些特定条件下的可压流体也可做不可压处理4理论基础定常与非定常流动流体流动物理量（P、T、V）是否随时间变化定常流动（稳态流动/恒定

2、流动）：常数边界条件非定常流动（瞬态流动）：非常数边界条件理论基础层流与湍流5层流湍流？？？？？？？？？？？？层流：流体分层运动，在流动过程中没有相互掺杂，只做相对滑动。湍流：流体流速过快时，流体向各个方向运动，各流层之间混杂，出现漩涡。理论基础流动状态（层流与湍流）的判断：圆管内流动：Re<2300,则为层流Re>8000~12000,则为湍流2300

3、绍：AVL-FIRE是AVL公司自己开发并一直在应用,不仅能求解通用流动问题,也能求解最复杂的内燃机缸内流动和燃烧等现象的CFD软件。它在求解瞬态复杂流动方面的优势使其在求解普通流动方面更是得心应手。10AVL-FIRE简介AVL-FIRE除了具备当前市面上其它通用CFD软件所具有的功能外，还有如下几个方面的优势及特点：极其友好的用户界面和一流的网格生成技术FIRE界面简洁明了网格生成过程以导航程序引导，有不同程度自动化生成方法，用户可随心所欲实现各种形式的局部网格细化，还可快速进行移动网格的生成。对任意复杂的几何形状，都可自动生成六面体网格占80％以上的混合网格11AVL-

4、FIRE简介先进的算法+物理模型+应用经验采用最先进的以网格面为基准的适用于任意形状多面体网格的求解技术，是当前CFD软件中第一个采用这种技术的FIRE所提供的湍流模型中除通用的模型外，还有AVL提出的复合湍流模型——结合了模型的快速稳定性及RSM模型的高精度。FIRE多相流模型在同类软件中具有最高水平。FIRE软件所带有的多个喷雾、燃烧模型适用范围之广，被认证的算例之多在同行是受到公认的。结合先进的多相流技术，FIRE不断推出新的更准确的喷雾模拟技术，如将喷嘴内多相流计算与缸内喷射模拟结合起来12AVL-FIRE简介手段高超的结果处理器FIRE的后处理功能完备，简单易用。除

5、常有的工具外，还有“电影导演”，能直接在界面上以电影形式演示三维瞬态分析结果，然后可存成通用movie文件格式，这是其它软件所没有的。数据接口及并行计算可以与通用CAD软件，其他网格生成器，求解器，后处理器都有相应的接口。并行计算能力适用于SMP(共享内存多处理器)系统，对DMP(分散内存多处理器系统)采用MPI技术进行并行计算。13AVL-FIRE简介应用实例：进气道冷却水套缸内燃烧进排气系统尾气净化装置CFD/FEM耦合计算14AVL-FIRE应用FIRE应用一：进气道15AVL-FIRE应用FIRE应用一：进气道16AVL-FIRE应用FIRE应用一：进气道17AVL-

6、FIRE应用FIRE应用二：冷却水套18AVL-FIRE应用FIRE应用二：冷却水套19AVL-FIRE应用冷却水套冷却水套模拟计算也是发动机开发过程的常规计算。对水套的优化分析包括：如何分区生成网格以便于调整气缸垫孔径大小，快速实现流量分布的优化；近壁网格层数的选取；在准确预测热传导方面，除有对流换热模型，还考虑某些局部的沸腾换热，同时与通用有限元软件可直接耦合以计算出准确的传热和温度场；先进的多相流模块使准确计算冷却水灌注的瞬态过程成为可能，这类模拟分析有助于预测水套中残存气泡的部位，以修改结构排除局部过热的隐患。20AVL-FIRE应用FIRE应用三：缸内燃烧喷雾21A

7、VL-FIRE应用FIRE应用三：缸内燃烧喷雾22AVL-FIRE应用柴油机缸内喷雾燃烧由于柴油机多采用螺旋式气道，在能给出适当的初始涡流比，初始湍流条件的情况下对缸内流动燃烧分析往往可从进气门关闭开始，这样就可避免在计算模型中包含进气道及气门运动，大大简化计算模型并缩短计算时间。近两年来新增的ESE-Diesel-参数化的燃烧室高压循环分析优化工具是一个具有独立界面的集成的自动化分析模块，带有多个参数化的燃烧室结构供用户选择,可自动进行移动网格的生成、缸内瞬态流动喷雾燃烧的计算并自动生成对结果的分析报