噴霧學(xué)的案例
制冷劑霧化的節(jié)流及分液特性探討 附噴霧學(xué)曹建明下載
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2018 ANSYS名人堂商業(yè)類一等獎?wù)故?/span>
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汽油直噴式發(fā)動機(jī)的尾氣排放在很大程度上取決于噴油器設(shè)計和噴霧性能。主要挑戰(zhàn)在于避免噴油嘴結(jié)焦，這不僅會導(dǎo)致更多的尾氣排放，并且隨著時間推移還會影響發(fā)動機(jī)的性能。通過使用ANSYS CFD執(zhí)行高分辨率的大渦仿真，并結(jié)合流體體積法實現(xiàn)界面跟蹤，工程師能夠更好地了解噴嘴流動和噴霧形成過程，從而改善噴嘴設(shè)計。
利用動網(wǎng)格VOF LES診斷法研究噴油器結(jié)焦以及汽油缸內(nèi)直噴過程中的PN排放現(xiàn)象
問題：
自2015年9月的“柴油排放門”事件后，汽油缸內(nèi)直噴（GDI）客車發(fā)動機(jī)市場正經(jīng)歷著快速、顯著的增長階段。未來幾年內(nèi)這種增長趨勢還會繼續(xù)，因為輕型柴油城市車輛將逐漸被汽油動力車輛所替代。GDI發(fā)動機(jī)的尾氣排放在很大程度上取決于噴油器設(shè)計和噴霧性能。主要的研發(fā)挑戰(zhàn)在于避免噴油嘴結(jié)焦，這不僅會導(dǎo)致更多的PN/PM排放，并且還會在整個使用期影響發(fā)動機(jī)的性能穩(wěn)定性。此問題與噴油器閉合處發(fā)生的高度復(fù)雜的多相流現(xiàn)象有關(guān)。直到現(xiàn)在尚未出現(xiàn)一種有效的測量技術(shù)，可用于分析噴油嘴內(nèi)部的渦流結(jié)構(gòu)、動力學(xué)和空化的相互作用等特性，以及它們對噴霧形成的直接影響。現(xiàn)有的最先進(jìn)診斷技術(shù)只能非常有限地研究噴油器打開和關(guān)閉過程中的流動和噴霧現(xiàn)象，而且很難解決噴油器噴嘴周圍、噴霧孔中和噴嘴埋頭孔中的流動細(xì)節(jié)問題。
解決方案：
在VOF LES方法中，用于界面跟蹤的流體體積（VOF）法與高分辨率大渦仿真（LES）相結(jié)合，可求解湍流尺度、與空化的相互作用以及噴嘴附近的噴霧結(jié)構(gòu)。因此，仿真結(jié)果可針對噴嘴流和噴霧形成過程提供局部精細(xì)的診斷。該信息可用于噴嘴設(shè)計調(diào)整和噴霧控制。與移動網(wǎng)格仿真相結(jié)合時，VOF LES方法可在噴油過程開始和結(jié)束時針對動態(tài)針閥工作條件提供相應(yīng)的診斷。
展開 汽油直噴（GDI）發(fā)動機(jī)
Chehroudi 博士曾教授內(nèi)燃機(jī)、熱動力學(xué)、氣流熱物理學(xué)、燃燒及測量系統(tǒng)方面課程，出版過 150 多本著作，并在 200 余次會議中發(fā)表講演。Chehroudi 博士在普林斯頓大學(xué)獲得博士學(xué)位。
ANSYS Forte對容積式壓縮機(jī)的仿真優(yōu)勢及應(yīng)用
ANSYS Forte 結(jié)合了CHEMKIN-PRO求解器技術(shù)的內(nèi)燃機(jī)CFD仿真工具包，含有多組分燃燒模型并結(jié)合復(fù)雜的噴霧動力學(xué)，可以在短時間內(nèi)完成詳細(xì)化學(xué)的計算，能夠?qū)缀跞我馊剂系膬?nèi)燃機(jī)進(jìn)行穩(wěn)健并精確的計算，同時在新版本中推出了針對于容積式壓縮機(jī)的分析方法，本文主要圍繞新功能而展開，讓大家能夠更直觀地了解Forte在模擬壓縮機(jī)運行過程中的一些較為突出的功能優(yōu)勢。
CFD難點分析
容積式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其空腔容積會周期性的變化，流體的可壓縮高。動靜壁面間存在狹小的間隙（一般都是幾十個微米的大小，甚至更小），影響泄露；且出口排氣流動復(fù)雜，會影響壓縮機(jī)的流動、氣液分離、振動與噪聲等性能。因此在對這類旋轉(zhuǎn)機(jī)械的網(wǎng)格處理上必然會遇到挑戰(zhàn)，網(wǎng)格的數(shù)量、質(zhì)量、動網(wǎng)格的應(yīng)用都直接影響到計算結(jié)果的精度和準(zhǔn)確性。
容積式壓縮機(jī)內(nèi)部涉及到可壓縮的高流速動與多相流，由于相間作用復(fù)雜、界面捕捉困難、氣液比高等問題，通過仿真解決壓縮機(jī)內(nèi)部的多相流問題存在較大困難，另外壓縮機(jī)運行過程中存在的共軛傳熱、流固耦合等問題，均對CFD求解器在求解設(shè)置和收斂性上有較高要求。
壓縮機(jī)的運行是一個動態(tài)過程，因此在模擬時多采用非穩(wěn)態(tài)的仿真計算，但由于較小的時間步長和比較大的求解區(qū)域，會導(dǎo)致計算時間長、計算量大等問題；同時想要得到動態(tài)的溫度和壓力分布，后處理也會較為復(fù)雜。
ANSYS Forte在容積式壓縮機(jī)仿真中的優(yōu)勢
傳統(tǒng)的ANSYS CFX 或 ANSYS Fluent對容積式壓縮機(jī)的仿真均采用動網(wǎng)格來處理，即在每一個時間步長下網(wǎng)格的節(jié)點位置更新一次。ANSYS Forte在求解時采用3D瞬態(tài)可壓縮的流動，網(wǎng)格自動生成且不需要提前生成網(wǎng)格，可用于計算往復(fù)式活塞壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)和渦旋式壓縮機(jī)等多種壓縮機(jī)形式。
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ANSYS Forte對容積式壓縮機(jī)的仿真優(yōu)勢及應(yīng)用
ANSYS Forte 結(jié)合了CHEMKIN-PRO求解器技術(shù)的內(nèi)燃機(jī)CFD仿真工具包，含有多組分燃燒模型并結(jié)合復(fù)雜的噴霧動力學(xué)，可以在短時間內(nèi)完成詳細(xì)化學(xué)的計算，能夠?qū)缀跞我馊剂系膬?nèi)燃機(jī)進(jìn)行穩(wěn)健并精確的計算，同時在新版本中推出了針對于容積式壓縮機(jī)的分析方法，本文主要圍繞新功能而展開，讓大家能夠更直觀地了解Forte在模擬壓縮機(jī)運行過程中的一些較為突出的功能優(yōu)勢。
CFD難點分析
容積式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其空腔容積會周期性的變化，流體的可壓縮高。動靜壁面間存在狹小的間隙（一般都是幾十個微米的大小，甚至更小），影響泄露；且出口排氣流動復(fù)雜，會影響壓縮機(jī)的流動、氣液分離、振動與噪聲等性能。因此在對這類旋轉(zhuǎn)機(jī)械的網(wǎng)格處理上必然會遇到挑戰(zhàn)，網(wǎng)格的數(shù)量、質(zhì)量、動網(wǎng)格的應(yīng)用都直接影響到計算結(jié)果的精度和準(zhǔn)確性。
容積式壓縮機(jī)內(nèi)部涉及到可壓縮的高流速動與多相流，由于相間作用復(fù)雜、界面捕捉困難、氣液比高等問題，通過仿真解決壓縮機(jī)內(nèi)部的多相流問題存在較大困難，另外壓縮機(jī)運行過程中存在的共軛傳熱、流固耦合等問題，均對CFD求解器在求解設(shè)置和收斂性上有較高要求。
壓縮機(jī)的運行是一個動態(tài)過程，因此在模擬時多采用非穩(wěn)態(tài)的仿真計算，但由于較小的時間步長和比較大的求解區(qū)域，會導(dǎo)致計算時間長、計算量大等問題；同時想要得到動態(tài)的溫度和壓力分布，后處理也會較為復(fù)雜。
ANSYS Forte在容積式壓縮機(jī)仿真中的優(yōu)勢
傳統(tǒng)的ANSYS CFX 或 ANSYS Fluent對容積式壓縮機(jī)的仿真均采用動網(wǎng)格來處理，即在每一個時間步長下網(wǎng)格的節(jié)點位置更新一次。
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ANSYS Forte 結(jié)合了CHEMKIN-PRO求解器技術(shù)的內(nèi)燃機(jī)CFD仿真工具包，含有多組分燃燒模型并結(jié)合復(fù)雜的噴霧動力學(xué)，可以在短時間內(nèi)完成詳細(xì)化學(xué)的計算，能夠?qū)缀跞我馊剂系膬?nèi)燃機(jī)進(jìn)行穩(wěn)健并精確的計算，同時在新版本中推出了針對于容積式壓縮機(jī)的分析方法，本文主要圍繞新功能而展開，讓大家能夠更直觀地了解Forte在模擬壓縮機(jī)運行過程中的一些較為突出的功能優(yōu)勢。
CFD難點分析
容積式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其空腔容積會周期性的變化，流體的可壓縮高。動靜壁面間存在狹小的間隙（一般都是幾十個微米的大小，甚至更小），影響泄露；且出口排氣流動復(fù)雜，會影響壓縮機(jī)的流動、氣液分離、振動與噪聲等性能。因此在對這類旋轉(zhuǎn)機(jī)械的網(wǎng)格處理上必然會遇到挑戰(zhàn)，網(wǎng)格的數(shù)量、質(zhì)量、動網(wǎng)格的應(yīng)用都直接影響到計算結(jié)果的精度和準(zhǔn)確性。
容積式壓縮機(jī)內(nèi)部涉及到可壓縮的高流速動與多相流，由于相間作用復(fù)雜、界面捕捉困難、氣液比高等問題，通過仿真解決壓縮機(jī)內(nèi)部的多相流問題存在較大困難，另外壓縮機(jī)運行過程中存在的共軛傳熱、流固耦合等問題，均對CFD求解器在求解設(shè)置和收斂性上有較高要求。
壓縮機(jī)的運行是一個動態(tài)過程，因此在模擬時多采用非穩(wěn)態(tài)的仿真計算，但由于較小的時間步長和比較大的求解區(qū)域，會導(dǎo)致計算時間長、計算量大等問題；同時想要得到動態(tài)的溫度和壓力分布，后處理也會較為復(fù)雜。
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