内燃机换气过程数值模拟新方法研究.pdf

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1、2012年第6期(总第132期)内燃机与动力装置I．c．E&Powerplant2012年12月【模拟计算】内燃机换气过程数值模拟新方法研究裴玉姣，许俊峰，纪天宝(1．中北大学机电工程学院，山西太原030051；2．山东电力建设第一工程公司，山东济南250110)摘要：时一空守恒元解元方法作为近年来兴起的一种全新的高精度的计算方法，具有对控制方程的离散方法简单、计算精度高和通用性好等优点，是一种有广阔发展前景的数值方法。本论文应用时空守恒元和解元CE／SE方法思想，对进排气系统中的偏微分方程组的离散方程进行详细推导，并进行了实例计算，为内燃

2、机进排气过程的数值模拟提供理论依据。关键词：内燃机；进排气系统；CE／SE方法；数值仿真中图分类号：TK402文献标志码：A文章编号：1673～6397(2012)06—0031—03TheResearchonaNovelNumericalMethodforGasExchangeProcessofInternalCombustionEnginePEIYu—jiao，XUJun—feng，JITian—bao(1．NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China；2．ShandongElectricPowe

3、rConstructionNO．1Company，Jinan250110，China)Abstract：Asanovelhigh—resolutioncomputationalmethodforequationsofconservationlaw，thespace—timeConservationElementandSolutionElementmethod(CE／SEmethod)isasimplediscretemethodwiththesefeaturesofhighaccuracyandthesimpleconstruction．B

4、asedontheprin—ciplesofCE／SEmethod，thispaperdeducesthediscreteequationsofthepartialdifferentialequationintheintakeandexhaustsystemsandprovidesatheoreticalbasisforthenumericalsimulationofgasexchangingprocessoftheinternalcombustionengine．KeyWords：InternalCombustionEngine；Inta

5、keandExhaustSystems；CE／SEMethod；Nu—meria1Simulati0n使格式局部和全局都严格满足守恒定律。其次它只引言采用简单的一阶泰勒展开和散度定理，即没有应用目前，用于内燃机换气过程模拟的传统数值方其它数值逼近技术，也没有任何单调性限制或特征法主要有容积法、特征线法以及有限体积法，时空守计算技术。在计算分析EGR系统中的多组分混合恒元和解元(Thespace—timeconservationelement流动、分析接触面温差影响、处理激波、其相互干涉andsolutionelement，简称CE／SE)方

6、法是一种全新等一些复杂问题呈现出明显的优势J。的数值模拟方法J。CE／SE方法从概念和方法上1内燃机换气过程CE／SE方法研究都有别于传统数值方法：首先该方法将时间和空间完全统一起来同等对待，利用空间通量和时间通量在国外，CE／SE方法已经成功应用在计算流体力的守恒方程，通过设立守恒元(ConservationEle—学中，基于CE／SE方法的计算机程序也发展到一维、二ment，简称CE)和解元(SolutionElement简称SE)，维和三维流动。内燃机中的进排气流动实质上是三维作者简介：裴玉姣(1988一)，女，山西省宁武人，硕士研究

7、生，主要从事发动机工作过程CFD研究。收稿日期：2012—11—19内燃机与动力装置2012年12月非定常流动，但是三维非定常流模型计算量较大，并且较难提供准确的边界条件，因此目前对于内燃机进排J。-；／2。【／2+l，23，2气流动主要集中在一维非定常流模型。+11．1一维管道流动的控制方程+1，21．1．1连续方程△f／2la+v·(p)=0(、1)f△f／2ln．1／21．1．2动量方程fL一l———·z+v．(p)=v．(r—JD)(2)_．．1-—．-1Ax／2Ax／21．1．3能量方程图1交错网格G+v．(pUH+JD一Av)：

8、(3)式(1)～(3)中，P为密度，kg／m；t为时问，s；U为时均速度，m／s；为微分算子；A为导热系数，W／(m·K)；T为温度，K；丁为黏性应力张量；puu为雷诺应力；pu