第4期（总第225期） 2016年8月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No .4(Serial No .225)
Aug.2016
一种可应用于内燃机瞬态仿真的动网格模型
孙华文，杨丽红”，明平剑”，张文平(1.国家超级计算天津中心，天津300457；
2.国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心，天津300304； 3.哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，黑龙江哈尔滨150001）
摘要：提出了一种基于非结构网格的动态层网格实现算法，结合滑移网格算法构建了基于分块滑移动态层的非结构化内燃机动网格模型，并基于TBD620柴油机建立了计算模型，所有算法都基于课题组自主研发的通用输运方程求解软件实现。流场计算采用适用于可压缩流场的有限体积法及SIMPLE算法。通过数值算例对所开发的滑移网格模型和动态层网格模型进行了验证，最后对内燃机缸内麟态流场进行了仿真。计算结果表明，所发展的非结构化动网格模型可应用于内燃机瞬态流场的仿真。
关键词：内燃机：滑移网格：动态层算法：数值模拟
DOI: 10.3969/j.issn.1001-2222.2016.04.002 中图分类号.TK432
文献标志码：B：
文章编号：1001-2222(2016)04-0007-07
数值模拟作为一种有效的分析设计方法已广泛应用于内燃机的结构设计及性能分析中，然而现行的内燃机三维仿真分析软件大多来自国外，国内自主研发的相对较少。内燃机缸内瞬态流场仿真的关键技术主要包括运动网格处理、喷雾模型、燃烧及化学反应机理以及缸内流场数值求解方法等,其中处理好网格运动是一切物理模型应用的前提”。
对此国内外学者进行了针对性研究。A.Vel-ghe等"采用全局的网格重构插值方法对内燃机的瞬态流场进行了仿真:D.Abouri等3研究了基于多面体网格的运动网格模型并应用于内燃机瞬态流场的计算：国内蒋炎坤、罗马吉等研究了带气口发动机的瞬态流动计算,并利用SNAPPER技术解决运动边界问题;刘金武等”基于网格的拆解组合给出了内燃机缸内复杂空间三维动态网格的生成方法：秦文瑾等基于KIVA3V进行了4气门直喷式汽油机缸内瑞流场多周期循环变动的大涡模拟研究，其中网格的运动主要依赖于KIVA3V中的自带模型。总体来说国外的内燃机动网格研究相对成熟，国内学者大多基于国外成熟算法或开源代码进行研究及改进，基于自主研发软件开发内燃机仿真平台研究内燃机动网格的较少。
本研究基于自主研发的通用输运方程求解软收稿日期：2015-12-14；修回日期：2016-03-2
件-8研究运动网格模型的实现算法，提出一种基于非结构网格的动态层网格实现算法，并针对内燃机运动网格的需求结合滑移网格算法提出了分块滑移动态层内燃机运动网格模型的解决方案，开发相应
模块，为内燃机瞬态流场的仿真奠定基础。 1数学模型
1.1有限体积法离散
内燃机缸内流场的各基本控制方程最后都可以写成通用的输运方程形式：
[(p)dv+J(u)) nd = d
(F)·ndA+S·ndA+SwdV。(1）方程由4个不同类型的项组成，依次称为瞬态
项、对流项、扩散项和源项。其中源项又可以分为面积源项和体积源项。式中：Φ为通用形式的场变量： F为与相对应的扩散系数；S和S为与相对应的面积源项和体积源项。方程离散的目的是将方程转化成代数方程组的形式：
ap
a+br。
台
(2)
式中：nf为当前研究单元的面个数；i代表第i个
作者简介：孙华文（1988一），男，硕士，研究方向为计算流体力学;sun_hua_wer@126.com