四会路灯车出租，江海路灯车出租，鹤山路灯车出租      路灯车发动机的喷油器内流场计算连续性方程的理论？       流体力学相关理论， 建立流体力学控制方程， 对于计算流体力学而言必须建立合理的控制方程。常用的控制方程有连续性方程。（1）连续性方程建立，控制方程确立初始条件及边界条件划分计算网格建立离散方程离散初始条件和边界条件给定求解控制参数求解离散方程收敛是否输出。 喷油器内流场计算连续性方程可用文字描述为：单位时间流入的质量减去单位时间流出的质量等于单位时间质量的累积或者增量。 （2）动量守恒方程，所有流动系统都必须满足动量守恒定律，根据牛顿定律可知：流体系统所有外力之和等于动量对时间的变化率，而流体系统里所受的外力主要有两个，分别是表面力和体积力。表面力是作用在流体微团表面上的力，原因有两个：一是由外部作用在流体微团上而引起的，二是包围在微团周围的流体所施加的，而体积力是直接作用在流体微团上的力。（3）能量守恒方程，由热力学第一定律可知；单位时间里外力对系统所做的功和单位时间里经过热传导向系统所做的功之和就是系统能量的变化率。

         建立离散方程，离散化是用有限个参数来近似表达连续介质力学问题的基本方法。它是通过计算机把控制方程的偏微分方程和定解条件转化成网格节点上的数学方程组，然后通过解这些方程组将它们简化为有限个参量的数学方程组从而获得节点上的近似解。但是由于边界条件或初始条件的复杂性，一般得不到准确解。如果加密网格节点，近似解就会更加趋近偏微分方程的精确解。但是对计算机的配置要求也非常高，并且计算时间很长。稳态求解只需要对空间结构进行离散化，瞬态求解不仅要离散空间结构还要处理时间步长。离散方法一般为以下几种：有限体积法：有限体积法是近几年来发展迅速的一种离散方法，优点是计算效率高。目前绝大多数CFD 软件都使用有限元体积法。原理是将计算区域划分为一系列2喷油器内流场计算不重复的有限的控制体积，然后对每一个控制体积进行积分，就能得出一组离散方程，方程中的未知数就是网格节点上变量的数值。通过假定变量的数值在网格节点之间的变化规律，从而求出控制体积的积分。有限差分法：这种方法形成最早，发展相对成熟，是CFD 最经典的解法之一。它是一种近似数值求解方法，它通过将微分问题转化成数学问题，将求解域划分为差分网格，通过有限个网格节点代替连续的求解域，进而推导出有限个未知数的差分方程组。然后求差分方程组的解即是微分方程数值的近似解。有限元法：将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元内假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知场函数，近似函数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的数值插值函数来表达。从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。有限元法在CFD 计算中是相对普遍的计算方法，在离散化处理上有限元法采用了与有限差分法相似的方法，同时它还运用了变分计算中选择逼近函数并对计算区域进行积分的方法。由于与前两种离散法相比求解速度比较慢，所以在CFD 软件应用中不是很广泛。

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          湍流数值研究方法，首先通过查阅与本次研究内容相关的文献，以此，正确的，全面的根据不同针阀升程，不同喷嘴结构下的内流畅速度，压力展开讨论分析。其次，喷油器中的燃油流动以湍流为主，其流动状态复杂，又与接下来的燃油缸内雾化紧密相关，所以尽可能建立准确的湍流模型是更加真实的模拟喷油嘴内燃油流动的关键因素。但由于结构的复杂性，内流畅湍流现象比较严重，而复杂的，非线性湍流问题的随机性和不确定性在应用工程上很难去模拟。因此，可以通过CFD 软件里相对应的求解器来模拟，从而得到相对比较准确的湍流结果。湍流求解方式主要分为两大类。常规的直接数值模拟湍流状态不需要简化，计算精度相对较高，但对于计算机的要求比较高。所以根据学校实验室提供的条件本次研究方法采用非直接数值模拟法。非直接数值模拟方法主要分为以下三类：统计法、Reynolds 法和大涡模拟法。在非直接数值模拟法中，结合喷油嘴的具体模型以及燃油的流动状态主要是射流，因此本次研究采用双精度流体模型为模型。

          动网格理论，在被动运动方面，Fluent 可以利用UDF 将被动运动转化为主动运动，也可以利用6-DOF 模型。除此之外，Fluent 还提供了接触检测功能以应对边界运动过程中发生的接触问题，可以模拟很多实际工程问题，而在流体运动计算中被广泛应用，本文针对喷油器内流场分析和空化分析均运用到动网格。由于求解区域的不断改变即针阀随着升程的增加将会导致求解网格的形变，形变的网格被拉伸、挤压，所以网格必须随针阀的运动而重新生成网格。ANSYS Fluent 中针对动网格处理能力非常强，对于喷油器针阀件的运动，Fluent有Profile 及导入UDF 宏两种方式来定义网格的运动，通过代数表达式来表达针阀的运动规律，将相应程序倒入fluent 软件就可以定义针阀的运动过程。为了实现网格较大位移运动，Fluent 在计算动网格时可能会出现因为参数设置不当而出现负体积问题。从而导致求解失败，可以通过弹簧光顺和网格重构方法。故此本文采用了弹簧光顺和网格重构来实现网格的移动，而且在新版本中的Fluent ，还添加了Overset 重叠网格模块，针对比较复杂的动网格理Fluent 提供了更加强大的功能。（1）弹簧光顺。弹簧光顺就是通过用虚拟的弹簧来模拟网格运动，将网格当作一个弹性介质来实现变形。当针阀开始运动时，求解器根据弹簧系统中网格节点受力情况来重新定义网格节点的新位置。当网格节点被“弹簧”取代时，网格的节点位移由胡克定律来决定。然后用Jacobi 迭代法来计算线性方程组。将网格单元当作弹簧，为了确定弹簧的张力大小就必须定义弹簧的平衡长度。根据弹簧平衡长度的不同，可以将其分成两种不同的弹簧方法：一种是弹簧的平衡长度是零，称为顶点弹簧;另一种是弹簧的平衡长度等于边的原长，称为楞边弹簧。（2）网格重构喷油器内流场计算  ANSYS FLUENT 中包含有非常多的网格重构方法，其中主要有以下几种：局部面重构（只用于3D）、局部单元重构、局部区域重构、cutcell 域重构、面域重构和2.5D面重构（3D 中）。网格重构方法主要适用于以下几种网格类型：a、局部面重构和局部网格重构方法只适用于求解区域中的三角形网格以及四面体网格。b、区域重构方法就是将其它类型的网格换成三角形四面体网格，而且会在边界层中生成棱柱形、楔形网格。c、面域重构方法在3D 模型中只适合于四面体网格而在2D 模型中只适合于三角形网格。而且会在边界层中生成棱柱形、楔形网格。d、切割单元区域重构法对所有单元网格类型都有效。

 

        初始条件与边界条件求解， 初始条件相当于开始求解时的流动条件。在计算欧拉方程的时边界条件的设置是一个特别关键的点，如果设置不当就会降低计算的准确度，甚至有可能导致求解结果的发散。初始条件和边界条件对于数值计算而言是流体控制方程拥有确定解的必要条件。如果计算的是稳态则只需要考虑边界条件，不用考虑初始条件；如果是瞬态模拟计算则需要同时考虑边界条件和初始条件。初始条件是对喷油器进行内流场分析过程中起始阶段的变量分布情况。初始条件能直接影响到模拟计算的精确度，所以，必须考虑初始条件与边界条件。本次研究的一系列物理问题转换为相对应的数学问题时要给予初始条件和边界条件，这是流场变量在计算边界应满足的数学条件，也是控制方程有确定解的前提条件。初始条件，边界条件和控制方程组成了对某一特定物理过程完整的数学描述。边界条件一般都是在计算模型区域的边界上，计算的变量一般是时间以及工况的变化。对于全部类型的有限元模拟计算，都需要给定边界条件，而初始条件和边界条件的设置直接影响到模拟计算结果的精度。对于流体数值计算的主要边界条件大概有压力入口，速度入口，质量入口，壁面边界条件，对称边界条件等。本文基于喷油器燃油内流场数值分析，使用压力进口、压力出口边界条件和壁面边界条件。低速柴油机采用的燃料为重油，其密度880kg/m3，粘度0.01056kg/ s，采用RNG k-e 湍流模型，其边界条件进口压力为120MPa，喷油背压8MPa。

         定义求解步骤（1）、定义求解控制参数（2）、定义被模拟燃油介质的物理属性以及相关模拟条件参数，对于湍流模型应选择合适的经验系数，根据计算要求定义迭代步数以及计算精度。（3）、结果显示与输出计算完成后，可以通过压力图、速度图、温度图等方法查看得到的结果。

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