本教程介紹了四沖程發動機非預混燃燒模擬。由于在整個燃燒過程中，兩個氣門都保持關閉，因此建立了沒有氣門的發動機的簡化模型。

1     啟動FLUENT并導入網格 

（1）在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Fluid Dynamics→FLUENT 19.2命令，啟動FLUENT 19.2。

（2）在FLUENT Launcher界面中的Dimension中選擇3D，在Option中選擇Double Precision，在Display Options中勾選Display Mesh After Reading，Embed Graphics Windows和Workbench Color Scheme，單擊OK按鈕進入FLUENT主界面。

（3）在FLUENT主界面中，單擊主菜單中File→Read→Mesh按鈕，彈出Select File（導入網格）對話框，選擇文件名為natural_gas-comb-CA0360.msh.gz的網格文件，單擊OK按鈕便可導入網格。

（4）導入網格后，在圖形顯示區將顯示幾何模型。

（5）單擊主菜單中Mesh→Check按鈕，檢查網格質量，確保不存在負體積。

（6）單擊主菜單中Mesh→Transform→Scale按鈕，彈出Scale Mesh對話框，在View Length Unit In選擇mm，保持默認值并關閉窗口。

 

 2     設置周期性邊界 

（1）在命令欄輸入以下命令/grid/mz/make-periodic，創建周期性區域。

（2）同步驟（1），建立period_outer1和period_outer2的周期性區域。

 3     設置分界面 

（1）單擊主菜單中Setting Up Domain→Interface→Mesh按鈕，彈出Mesh Interfaces（網格分界面）面板。

（2）單擊Manual Create按鈕，彈出Create/Edit Mesh Interfaces（創建/編輯網格分界面）對話框，創建以下對應的Interface。

 4     定義求解器 

（1）單擊命令結構樹中General按鈕，彈出General（總體模型設定）面板。在SolverTime中選擇Transient。

 5     動網格設置 

（1）在命令結構樹中Dynamic Mesh按鈕，彈出Dynamic Mesh（動網格）對話框，勾選Dynamic Mesh，在Mesh Methods中選擇勾選Smoothing、Layering和Remeshing。

（2）單擊Mesh Methods中Settings按鈕彈出Mesh Method Settings對話框，在Remeshing選項卡中，勾選Region Face，在Layering選項卡中，Collapse Factor中填入0.1，單擊OK按鈕確認并關閉對話框。

（3）在Options中勾選In-Cylinder，單擊Options中Settings按鈕彈出Options對話框，如下圖所示，填入發動機主要物理參數，單擊OK按鈕確認并關閉對話框。

（4）單擊主菜單中File→Read→Profile按鈕，彈出Select File（導入Profile文件）對話框，選擇文件名為valve.prof的Profile文件，單擊OK按鈕導入。

（5）在Dynamic Mesh Zones中單擊Create/Edit按鈕，彈出Dynamic Mesh Zones（動網格區域）對話框。

在Zone Names中選擇fluid-outer，在Type中選擇Rigid Body，在Motion Attributes選項卡中，Motion UDF/Profile選擇**piston-full**，在Valve/Piston Axis中對應填入（0，0，1），單擊Create按鈕創建動網格區域。

在Zone Names中選擇bowl，在Type中選擇Rigid Body，在Motion Attributes選項卡中，Motion UDF/Profile選擇**piston-full**，在valve/Piston Axis中對應填入（0，0，1），在Meshing Options選項卡中，Cell Height中填入0.8，單擊Create按鈕創建動網格區域。

在Zone Names中選擇bowl:019，在Type中選擇Rigid Body，在Motion Attributes選項卡中，Motion UDF/Profile選擇**piston-full**，在valve/Piston Axis中對應填入（0，0，1），在Meshing Options選項卡中，Cell Height中填入0.8，單擊Create按鈕創建動網格區域。

在Zone Names中選擇wall_top_outer，在Type中選擇Stationary，在Mesh Options選項卡中，Cell Height輸入0.8，單擊Create按鈕創建動網格區域。

 6     導入UDF文件 

（1）單擊主菜單中User Defined→Functions→Compiled按鈕啟動Compiled UDFs（編輯UDF）對話框。

在Source Files下單擊Add按鈕彈出Select File（導入文件）對話框，選擇initialize.c，injection_ch4.c文件，單擊OK完成UDF文件導入。

返回編輯UDF對話框，單擊Bulid按鈕進行編輯，在彈出的疑問對話框中單擊OK按鈕。

單擊Load按鈕，加載剛剛編譯完成的UDF函數庫。

（2）單擊主菜單中User Defined→Function Hooks按鈕啟動User-Defined Function Hooks對話框。

單擊Edit按鈕彈Adjust Function對話框，在Available Adjust Functions中選擇my_init_function::libudf，單擊Add按鈕并單擊OK按鈕確認。

 7     定義模型 

（1）在模型設定面板Models中雙擊Viscous按鈕，彈出Viscous Model（湍流模型）對話框，在Model中選擇k-epsilon (2eqn)，單擊OK按鈕確認并關閉對話框。

（2）在模型設定面板雙擊Species按鈕，彈出Species Model（物質模型）對話框，在Model中勾選Non-Premixed Combustion。

在PDF Options中勾選Inlet Diffusion和Compressibility Effects，在Chemistry選項卡中，在Energy Treatment中選擇Non-Adiabatic，在Equilibrium Operating Pressure中填入3000000。

在Boundary選項卡中，在Specify Species in中選擇Mole Fraction，設置以下物質的摩爾百分比。

在Table選項卡中，保留默認值單擊Calculate PDF Table按鈕，等程序計算完畢再單擊Display PDF Table按鈕彈出PDF Table對話框，單擊Display按鈕顯示PDF表。

 8     邊界條件 

（1）單擊主菜單中Setting Up Physics→Zones→Boundaries按鈕啟動的邊界條件面板。

（2）在邊界條件面板中，單擊選擇inlet，在Type中選擇mass fow inlet，彈出邊界條件設置對話框。在Mass Flow Specification Method中選擇Mass Flux，在Mass Flux中選擇fuel_flux::libudf，在Normal to Boundary中選擇Direction Specication Method，在Specification Method中選擇Intensity and Length Scale，在Turbulent Length Scale中填入2。

在Species選項卡中，Mean Mixture Fraction填入1，單擊OK按鈕關閉對話框。

 9     求解控制 

（1）單擊主菜單中Solving→Solution→Methods按鈕，彈出Solution Methods（求解方法設置）面板。在Scheme中選擇PISO，Skewness Correction中填入0，在Pressure中選擇Standard。

（2）單擊主菜單中Solving→Controls→Controls按鈕，彈出Solution Controls（松弛因子控制）面板。在Under-Relaxation Factor中Pressure中填入0.5。

（3）單擊主菜單中Solving→Reports→Residuals按鈕，彈出Residuals Monitors（殘差監視）面板，在Options中選擇Plot，在Iterations to Plot中填入100，單擊OK按鈕確認退出。

 10     初始條件 

單擊主菜單中Solving→Initialization按鈕，彈出Solution Initialization（初始化設置）面板。

Initialization Methods中選擇Standard Initialization，在Gauge Pressure中填入1898675，在Temperature中填入690，單擊Initialize按鈕進行初始化。 

 11     計算求解 

（1）單擊主菜單中Solving→Activities→Autosave按鈕，彈出Autosave（自動保存）對話框，設置Save Data File Every為20。

（2）單擊主菜單中Postprocessing→Surface→Create→Iso-Surface按鈕，彈出Iso-Surface（等值面）對話框，New Surface Name中填入y=.02，Surface of Constant中選擇Mesh和Abs. Angular Coordinate，Iso-Values中填入90，單擊Create按鈕確認。

（3）單擊主菜單中Solving→Run Calculation按鈕，彈出Run Calculation（運行計算）面板。

在Number of Time Steps中輸入200，單擊Calculate開始計算。 

 12     結果后處理 

（1）在Graphics下雙擊Contous彈出Contous（等值線）對話框。Contous of選擇Species和Mass fraction of ch4，在Options中選擇Filled，在Surface中選擇theta=90，單擊Display按鈕，顯示云圖。

（2）同樣方法顯示溫度云圖。

算例下載地址：

https://pan.baidu.com/s/1JDFstSIp5H7QG8vTnqjAIg 提取碼: dq5d

來源：南流坊