往復活塞對氣缸內空氣的絕熱壓縮

參考資料:ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual

算例說明

本案例模擬了空氣由于活塞在矩形盒內的運動而受到絕熱壓縮,模型中上止點(TDC)對應于曲柄角為360°,活塞在到達TDC后向后移動。

往復活塞對氣缸內空氣的絕熱壓縮的圖1

往復活塞對氣缸內空氣的絕熱壓縮的圖2

計算域:10 m X 8 m

物質屬性:物質密度為理想氣體,粘度為1.7894e-5 kg/m-s

邊界條件:使用移動網格模擬活塞運動

網格劃分

采用三角形網格,網格數量為282

往復活塞對氣缸內空氣的絕熱壓縮的圖3

計算設置

本次計算為瞬態流動。

往復活塞對氣缸內空氣的絕熱壓縮的圖4

  • 物質屬性

計算物質設置密度等參數

往復活塞對氣缸內空氣的絕熱壓縮的圖5

  • 湍流模型

選擇為層流

往復活塞對氣缸內空氣的絕熱壓縮的圖6

  • 動網格

(1)移動網格參數

激活In-Cylinder

往復活塞對氣缸內空氣的絕熱壓縮的圖7

(2)移動區域

設置活塞為剛性移動

往復活塞對氣缸內空氣的絕熱壓縮的圖8

往復活塞對氣缸內空氣的絕熱壓縮的圖9

設置氣缸壁為變形區域

往復活塞對氣缸內空氣的絕熱壓縮的圖10

往復活塞對氣缸內空氣的絕熱壓縮的圖11

  • 邊界條件

各壁面為絕熱邊界

往復活塞對氣缸內空氣的絕熱壓縮的圖12

  • 求解控制

(1)求解方法

往復活塞對氣缸內空氣的絕熱壓縮的圖13

(2)松弛因子

往復活塞對氣缸內空氣的絕熱壓縮的圖14

(3)時間步長設置

往復活塞對氣缸內空氣的絕熱壓縮的圖15

計算結果

  • 計算域云圖展示

(1)壓力云圖

往復活塞對氣缸內空氣的絕熱壓縮的圖16

(2)溫度云圖

往復活塞對氣缸內空氣的絕熱壓縮的圖17

  • 計算值與實驗值對比

(1)溫度隨時間變化數值對比

往復活塞對氣缸內空氣的絕熱壓縮的圖18

(2)壓力隨時間變化數值對比

往復活塞對氣缸內空氣的絕熱壓縮的圖19

參考文獻

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

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