×

使用URANS/LES混合建模方法对汽油发动机循环变化进行数值研究。 (英语) Zbl 1242.76077号

小结:循环间变化是内燃机开发和优化过程中的一个重要方面。在本研究中,研究了使用分离涡模拟(DES)SST模型(即URANS/LES混合模型)预测周期间变化的可行性。在近壁区域或网格分辨率不够精细的区域中,使用双方程RANS剪应力传递(SST)模型。在其他网格分辨率较高的区域,采用LES模型。首先,详细研究了与混合URANS/LES和所用求解器相关的数值要求。对空间格式的数值耗散和时间格式的选择(包括步长)进行了评估。此外,还评估了引擎计算所需的移动网格解算器的精度。通过计算不同网格分辨率的衰减均匀各向同性湍流测试用例,确定了将网格大小与DES滤波器长度尺度联系起来的建模常数。该模型的最终应用是两种不同的发动机案例,其复杂性不断增加。第一种情况是通过发动机进气道的统计稳定流动。分析了DES SST模型预测的时间分辨流动结构,并将所得的时间平均速度场与不同位置的实验数据进行了比较。第二个应用是系列生产发动机的机动多循环模拟。研究了单循环进气和压缩冲程期间的瞬时流量发展,并将集合平均值、瞬时速度场以及解析速度波动与光学测量值进行了比较。特别强调点火时火花塞附近速度波动的周期性差异以及对燃烧过程的预期影响。

MSC公司:

76层65 湍流的直接数值模拟和大涡模拟
76M20码 有限差分法在流体力学问题中的应用
76N15型 气体动力学(一般理论)
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Barth TJ,Jesperson DC。非结构网格上迎风格式的设计和应用。AIAA论文(89-0366);1989.; Barth TJ,Jesseman DC。非结构网格上迎风格式的设计和应用。AIAA论文(89-0366);1989
[2] J.Boreé。;Maurel,S。;Bazile,R.,《压缩涡旋的破坏》,《物理流体》,14,7,2543-2556(2002)·Zbl 1185.76061号
[3] 卡顿JA,海伍德JB。火花点火发动机排气口中的传热、混合和碳氢化合物氧化模型。SAE论文(800290);1980.; Caton JA、Heywood JB。火花点火发动机排气口中的传热、混合和碳氢化合物氧化模型。SAE论文(800290);1980
[4] 塞利克,I。;雅武兹,I。;Smirnov,A.,《内燃机缸内湍流的大涡模拟:综述》,国际J发动机研究,2(2001)
[5] Comte-Bellot,G。;Corrsin,S.,网格生成的“各向同性”湍流中全频带和窄带速度信号的简单欧拉时间相关性,《流体力学杂志》,48,273-337(1971)
[6] Deardorff,J.W.,加热行星边界层高度和平均结构的三维数值研究,边界层气象,781-106(1974)
[7] Deardorff,J.W.,从三维模型导出的层积云覆盖混合层,边界层气象,18495-527(1980)
[8] 戈林采夫,D。;Sadiki,A。;克莱因,M。;Janicka,J.,基于大涡模拟的实际DISI IC发动机中循环变化对空燃混合影响的分析,Proc Combust Inst,32,2759-2766(2009)
[9] Hamed A,Basu D,Das K。非定常高速分离流预测的混合湍流模型评估。AIAA-2004-0684。;Hamed A,Basu D,Das K。非定常高速分离流预测的混合湍流模型评估。AIAA-2004-0684。
[10] Hanjalić,K。;Hadz˘iabdić,M。;Temmerman,L。;Leschziner,M.A.,合并LES和RANS策略:区域耦合还是无缝耦合?,ERCOFTAC Ser:直接大型仿真,5451-464(2004)
[11] 哈斯,C。;索姆,V。;Durst,B.,简化发动机设置中循环大尺度波动的分离涡模拟,国际热流杂志,30,1,32-43(2009)
[12] 哈斯,C。;索姆,V。;韦策尔,M。;Durst,B.,《三角形火焰稳定器后涡流脱落的URANS/LES混合湍流模拟》,Flow Turbul Combust,83,1-20(2009)·Zbl 1259.76012号
[13] Haworth,D.C.,缸内流动的大涡模拟,石油天然气科学技术,54,175-185(1999)
[14] Haworth DC,Jansen K.LES关于非结构化变形网格:朝向往复式IC发动机,湍流中心。摘自:暑期项目会刊;1996年,第329-46页。;Haworth DC,Jansen K.LES关于非结构化变形网格:朝向往复式内燃机,湍流中心。摘自:暑期项目会刊;1996年,第329-46页。
[15] Heywood,J.B.,《内燃机基本原理》(1988年),麦格劳-希尔出版社
[16] Jones,W.P。;Launder,B.E.,用湍流双方程模型预测分层,国际J热质传递,15301-314(1972)
[17] 卡帕迪亚,S。;罗伊,S。;瓦列罗,M。;Wurtzler,K。;Frosythe,J.,参考Ahmed Car模型上的Detached-eddy模拟,ERCOFTAC Ser:Direct Large-eddy Simul,5481-488(2004)
[18] Kolmogorov,A.N.,《不可压缩流体中的湍流运动方程》,苏联科学院Izvestia Acad Sci(Phys 6),56-58(1942)
[19] Launder,B.E。;Sharma,B.I.,湍流能量耗散模型在旋转圆盘附近流动计算中的应用,莱特热质传递,131-138(1974)
[20] O.勒罗伊。;Le Penven,L.,湍流涡旋流的压缩,国际热流杂志,19533-540(1998)
[21] Lesieur,M.,流体中的湍流(1997),Springer·Zbl 0876.76002号
[22] Menter FR.气动流动的分区双方程k-(operatorname{\Omega;})湍流模型。AIAA论文(1993-2906)。;Menter FR.气动流动的分区双方程k-(operatorname{\Omega;})湍流模型。AIAA论文(1993-2906)。
[23] 米塔尔·R。;Moin,P.,大涡模拟迎风偏置方案的适用性,AIAA J,81415-1417(1997)·Zbl 0900.76336号
[24] 彼得斯,N.,《湍流燃烧》(2000),剑桥大学出版社·Zbl 0955.76002号
[25] Prandtl,L.,Berichtüber die Entstehung der Turbulez,Angew Math Mech,5,136-139(1925年)·JFM 51.0666.08号
[26] Prandtl,L.,《新形式体系》,Nachr Akad Wiss Göttingen Math-Phys,K1,6-19(1945)·Zbl 0061.45401号
[27] Röhle I.激光多普勒测速仪在基频下选择激光吸收:aufbau和einsatz eines多普勒全球测速仪。Ruhr-Universität Bochum博士论文;1999.; Röhle I.激光多普勒测速仪在基频下选择激光吸收:aufbau和einsatz eines多普勒全球测速仪。波鸿鲁尔大学博士论文;1999
[28] 理查德·S。;科林,O。;俄勒冈州弗莫雷尔。;Benkenida,A。;Angelberger,C。;Veynante,D.,《火花点火式发动机燃烧的大涡模拟》,Proc Combust Inst,31,3059-3066(2007)
[29] Rotta,J.C.,《统计理论与同质性Turbulenz》,Z Phys,129,547-572(1951)·Zbl 0042.43304号
[30] Schenk M.私人通信;2006.; 申克·M·私人通信;2006
[31] Smagorinsky,J.,《原始方程的一般环流实验:I.基本方程》,《Mon Weather Rev》,91,99-164(1963)
[32] Spalart PR.分离涡流模拟网格的年轻人指南。美国国家航空航天局(CR-2001-211032);2001.; Spalart PR.分离涡流模拟网格的年轻人指南。美国国家航空航天局(CR-2001-211032);2001
[33] 斯帕拉特,P.R。;Allmaras,S.R.,《气动流动的单方程湍流模型》,《La Recherche Aerospaciale》,1,5-21(1994)
[34] Spalart PR、Jou W-H、Strelets M、Allmaras,对机翼LES的可行性以及混合RANS/LES方法的评论。收录:1997年首届AFOSR国际DNS/LES大会,路易斯安那州拉斯顿。收录:刘C,刘Z,编辑。DNS/LES的进展。俄亥俄州哥伦布:格雷登出版社;1997.; Spalart PR、Jou W-H、Strelets M、Allmaras,对机翼LES的可行性以及混合RANS/LES方法的评论。收录:1997年首届AFOSR国际DNS/LES大会,路易斯安那州拉斯顿。收录:刘C,刘Z,编辑。DNS/LES的进展。俄亥俄州哥伦布:格雷登出版社;1997
[35] 斯佩齐亚莱,C.G。;阿比德·R。;Anderson,E.C.,近壁湍流双方程模型的临界评估,AIAA J,30,324-331(1992)·Zbl 0745.76030号
[36] Squires,K.D.,《分离式电子设备仿真:现状与展望》,ERCOFTAC Ser:Direct Large-eddy Simul,5465-480(2004)
[37] Strelets M.大规模分离流动的分离涡流模拟。AIAA论文(2001-0879)。;Strelets M.大量分离流动的分离涡模拟。AIAA论文(2001-0879)。
[38] Taylor,G.I.,湍流统计理论,罗伊·索克学报,151,421-478(1935)·JFM 61.0926.02号
[39] Travin A,Shur M,Strelets M,Spalart PR.复杂湍流通量分离涡模拟的物理和数值升级。编辑:Friedrich R,Rodi W。流体动力学及其应用。复杂流动大涡模拟的进展。程序。EUROMECH学术讨论会412。Kluwer学术出版社;2002年,第239-54页。;Travin A,Shur M,Strelets M,Spalart PR.复杂湍流通量分离涡模拟的物理和数值升级。编辑:Friedrich R,Rodi W。流体动力学及其应用。复杂流动大涡模拟的进展。程序。EUROMECH学术讨论会412。Kluwer学术出版社;2002年,第239-54页·Zbl 1080.76535号
[40] Vermorel O、Richard S、Colin O、Angelberger C、Benkenida A、Veynante D。PFI SI四气门生产发动机中流动和燃烧的多循环LES模拟。SAE论文(2007-01-1051 2007)。;Vermorel O、Richard S、Colin O、Angelberger C、Benkenida A、Veynante D。PFI SI四气门生产发动机中流动和燃烧的多循环LES模拟。SAE论文(2007-01-1051 2007)。
[41] 威尔科克斯特区。CFD湍流模型。DCW工业;1993.; 威尔科克斯特区。CFD湍流模型。DCW工业;1993
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。它的项目与zbMATH标识符启发式匹配,并且可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。