【正文】 的區(qū)域名稱，并在Type（類型）下選擇 UserDefined（用戶定義） 。（2）在 Motion Attributes（運(yùn)動(dòng)屬性）標(biāo)簽下，然后在 Mesh Motion UDF（網(wǎng)格運(yùn)動(dòng) UDF）下選擇相應(yīng)的 UDF 函數(shù)。（3）點(diǎn)擊 Create（創(chuàng)建）按鈕完成設(shè)置。此外動(dòng)網(wǎng)格模型還有預(yù)覽的功能，通過預(yù)覽，可以更好的提前獲知問題的處理是否正確，以及如果出現(xiàn)問題，盡早發(fā)現(xiàn)解決，預(yù)覽動(dòng)網(wǎng)格的基本方法還是比較容易掌握的。預(yù)覽操作的具體步驟為：（1）在 Display Grid（顯示網(wǎng)格）面板中選擇準(zhǔn)備預(yù)覽的網(wǎng)格區(qū)域。（2）在 IC Zone Motion（網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)）面板中，設(shè)置曲柄角度增量（Increment）和迭代步數(shù)（ Number of Steps） 。（3）點(diǎn)擊 Preview（預(yù)覽）按鈕開始預(yù)覽。 本章小結(jié) 本章主要介紹了本文所要用到的一些軟件，先介紹了模型導(dǎo)入以及設(shè)置邊界面的 GAMBIT 軟件，其強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分能力，是整個(gè)仿真的基礎(chǔ)，其次介紹了功能很強(qiáng)大的 FLUENT 軟件，對其特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并針對本文所要用到的知識進(jìn)行了敘述，最后詳細(xì)介紹了動(dòng)網(wǎng)格的基本理論和方法，并在其中深入的介紹了模型在動(dòng)網(wǎng)格處理中的注意點(diǎn)，對于仿真的順利進(jìn)行有哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文25很重要的指導(dǎo)作用。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文26第 4 章 熱氣機(jī)建模熱氣機(jī)模型多種多樣，本章將介紹熱氣機(jī)模型建立過程，先繪制 CAD圖紙，在明確模型尺寸等條件之后，運(yùn)用 PROE 軟件設(shè)計(jì)制作小型熱氣機(jī)模型的零件，然后將零件導(dǎo)入到 GAMBIT 進(jìn)行網(wǎng)格劃分。 熱氣機(jī)模型假設(shè)在熱氣機(jī)模型建立前，為了分析研究方便，根據(jù)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理，提出一些假設(shè)來簡化模型，為后面分析做基礎(chǔ)。假設(shè)熱氣機(jī)是絕對密封的，不存在泄露的問題，不考慮工質(zhì)質(zhì)量損失的問題。實(shí)際工作中的工質(zhì)可能是氦氣等，但為了計(jì)算的準(zhǔn)確合理，假設(shè)工質(zhì)為理想氣體。配氣活塞、動(dòng)力活塞的運(yùn)動(dòng)是不連續(xù)的。忽略冷卻器、加熱器和回?zé)崞鞯娜莘e，即沒有多余容積。工質(zhì)符合 PV=MRT 理想氣體特性方程的規(guī)律。汽缸壁為絕熱面，同時(shí)活塞也是絕熱，導(dǎo)熱系數(shù)為 0工質(zhì)在冷腔和熱腔的容積呈正弦曲線變化。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，配氣活塞和動(dòng)力活塞的速度穩(wěn)定。不存在循環(huán)外的其他熱損失和機(jī)械損失。 建立熱氣機(jī)模型和 PROE 模型 建立熱氣機(jī)模型建立熱氣機(jī)模型，首先明確的是建立了小型的熱氣機(jī)模型，先測量好模型的尺寸，并對一系列數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，并繪制二維模型圖。熱氣機(jī)的基本構(gòu)成是冷腔、熱腔、冷源、熱源、動(dòng)力活塞和配氣活塞等組成，為了模型的建立和后期計(jì)算方便，在模型中只考慮建立配氣活塞汽缸、哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文27動(dòng)力活塞汽缸、動(dòng)力活塞、配氣活塞這些部分。小型熱氣機(jī)模型有配氣活塞汽缸和動(dòng)力活塞汽缸的整體、還有動(dòng)力活塞，配氣活塞組成。由于模型零件比較簡單，就直接繪制模型整體 CAD 圖紙。其中配氣活塞直徑 46mm，厚度為 3mm，與配氣活塞汽缸間距為2mm，動(dòng)力活塞直徑 10mm，厚度為 1mm，距離動(dòng)力活塞汽缸壁 2mm，配氣活塞汽缸直徑 50mm，高 60mm，動(dòng)力活塞直徑 14mm，高 20mm為了在 GAMBIT 劃分邊界面方便，配氣活塞下底面和配氣活塞汽缸底面不重合，保持 2mm 的間距。設(shè)置配氣活塞行程為 55mm，動(dòng)力活塞行程為 4mm，小型熱氣機(jī)模型中，有兩個(gè)汽缸，分別為配氣活塞汽缸和動(dòng)力活塞汽缸，動(dòng)力活塞對外輸出，而配氣活塞在配氣活塞中起配氣的作用。熱氣機(jī)模型結(jié)構(gòu)如圖 所示圖 熱氣機(jī)模型正視圖和俯視圖 建立 PROE 熱氣機(jī)模型由于小型熱氣機(jī)模型經(jīng)過理想化優(yōu)化后，分為缸體主體、配氣活塞、動(dòng)力活塞三部分， PROE 是 Pro/Engineer 的縮寫，pore 是做產(chǎn)品設(shè)計(jì)最好的軟件是三維建模的領(lǐng)頭羊之一，Pro/ENGINEER 的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處進(jìn)行的修改，能夠擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)中，同時(shí)自動(dòng)更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計(jì)圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。在哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文28本文中，為了優(yōu)化設(shè)置，并為后期模型的修改提供方便所以我優(yōu)先選擇用PROE 進(jìn)行模型的建立， 。先分別建立各個(gè)零件部分。具體建立方法如下所述：打開 PROE 后，首先新建一個(gè)任務(wù)，模型為零件，在新建類型中選擇零件，使用缺省模板。子類型選擇實(shí)體，名稱等默認(rèn)，然后點(diǎn)擊確定按鈕。如圖 圖 建立模型零件圖 保存輸出哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文29在 PROE 中分別建立動(dòng)力活塞模型、配氣活塞模型、配氣活塞氣缸和動(dòng)力活塞模型，在建立過程中要注意每個(gè)零件在坐標(biāo)系中的位置，嚴(yán)格按照CAD 圖紙上的尺寸個(gè)位置進(jìn)行建模，模型之后要導(dǎo)入到 GAMBIT 中，所要位置關(guān)系必須卻，不然將導(dǎo)致小型熱氣機(jī)模型整體的偏差。在建立完模型后，選擇工具欄中保存選項(xiàng)下面的保存副本，點(diǎn)開后，選擇要保存文件的位置，名稱改為模型的名字，在類型選項(xiàng)中選擇 STEP 輸出。如圖 熱氣機(jī)模型在 GAMBIT 中的處理圖 導(dǎo)入模型零件如圖 首先打開 BAMBIT，在進(jìn)入 GAMBIT 界面后，點(diǎn)擊 FILE，選擇 IMPORT 中的 STEP，即為導(dǎo)入零件的操作。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文30圖 導(dǎo)入模型對話框如圖 點(diǎn)擊 IMPORT STEP FLIE 窗口右邊的 Browse 按鈕，找到零件的位置后，點(diǎn)擊確認(rèn)，并點(diǎn)擊 ACCEPT 按鈕，隨后依次導(dǎo)入動(dòng)力活塞模型、配氣活塞模型、配氣活塞氣缸和動(dòng)力活塞模型。查看模型位置關(guān)系，在確認(rèn)無誤后，進(jìn)行下一步操作。然后對模型進(jìn)行下一步處理，點(diǎn)擊右邊工具欄，實(shí)體按鈕，找到 SPLIT VOLUME ，點(diǎn)擊打開，此功能為從某個(gè)體中去除掉某個(gè)實(shí)體。如圖 在 VOLUME 中選擇 volume。1，在第三項(xiàng) VOLUMES 中選擇volume。2 volume。3，點(diǎn)選 Connected 按鈕，在確認(rèn)無誤后點(diǎn)擊 Apply。即成功將 volume。2 volume。3 從 volume。1 去除。接著選擇 volume LIST 功能，將 volume。2 volume。3 選擇到右側(cè)，點(diǎn)擊 Apply，此功能為將實(shí)體 volume。2 volume。3 刪除，選擇就剩下新的 volume。1 實(shí)體。如圖 圖 模型去除實(shí)體哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文31圖 去除實(shí)體圖 定義邊界面哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文32圖 劃分網(wǎng)格如圖 ，點(diǎn)擊選擇 Specify boundary type，選擇邊界面，按住 shift+鼠標(biāo)左鍵選擇配氣活塞，一共 4 個(gè)面，定義為一個(gè) WALL，命名為 move1，點(diǎn)擊 Apply，即設(shè)置成功。同樣的將動(dòng)力活塞也定義為 WALL，命名為 move2，然后將配氣活塞氣缸地面選中，同樣定義為 WALL，命名為 dimian。在定義完邊界面之后，就可以劃分網(wǎng)格了，選擇 Mesh Volumes，在第一項(xiàng)中選擇 Volume。1，Spacing 處鍵入 3，其他選項(xiàng)默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊Apply，就開始劃分網(wǎng)格，網(wǎng)格效果如圖 。在劃分網(wǎng)格之后就要檢查下網(wǎng)格的質(zhì)量，如果質(zhì)量不達(dá)要求，就要重新劃分網(wǎng)格。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文33圖 導(dǎo)出 MESH 文件在檢查網(wǎng)格質(zhì)量達(dá)到要求之后，就可以輸出小型熱氣機(jī)模型了，在GAMBIT 菜單欄選擇 FLIE，選中 Export 中的 Mesh，修改為自己需要的文件名，并選擇保存路徑。這樣小型熱氣機(jī)模型就建立好了，并且已經(jīng)劃分好網(wǎng)格，可以輸入到 FLUENT 中了。 本章小結(jié)本章主要介紹了小型熱氣機(jī)模型的建立過程。首先根據(jù)數(shù)據(jù)繪制 CAD圖紙，然后通過 PROE 建立動(dòng)力活塞模型、配氣活塞模型、配氣活塞氣缸和動(dòng)力活塞模型的零件，接著講零件導(dǎo)入 GAMBIT 中，設(shè)置邊界條件、劃分網(wǎng)格等，最后輸出 Mesh 文件，為小型熱氣機(jī)模型在 FLUENT 中進(jìn)行動(dòng)網(wǎng)格計(jì)算打下了基礎(chǔ)。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文34第 5 章 熱氣機(jī)工作過程仿真在建立小型熱氣機(jī)模型后，并通過 GAMBIT 軟件對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，設(shè)置邊界面等處理后，下一步就是在 FLUENT 中，運(yùn)用動(dòng)網(wǎng)格模型技術(shù)，對其工作過程進(jìn)行仿真。 熱氣機(jī)模型仿真處理讀入 Mesh 網(wǎng)格文件操作：點(diǎn)擊菜單欄中 FILE 中的 read，選擇 case，找到文件的位置點(diǎn)擊確認(rèn)導(dǎo)入小型熱氣機(jī)模型。檢查網(wǎng)格操作：點(diǎn)擊 Grid，然后點(diǎn)擊 Check，目的是確保最小體體網(wǎng)格單元都為正值，否則，F(xiàn)LUENT 無法開始計(jì)算。顯示網(wǎng)格操作：點(diǎn)擊 Display，選擇 Grid，在對話框中選擇要查看的網(wǎng)格部分即可。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文35圖 設(shè)置模型尺寸參數(shù)設(shè)置模型尺寸參數(shù)操作：點(diǎn)擊 Grid，選擇 Scale，打開對話框如圖 所示，在 Grid Was Created 中選擇 mm，點(diǎn)擊 Scale，然后關(guān)閉對話框圖 開啟非穩(wěn)態(tài)求解器開啟非穩(wěn)態(tài)求解器操作：點(diǎn)擊 Define 中的 Models，選擇 Solver如圖 所示，在 Time 中，選擇 Unsteady，在 Unsteady Formulation 中保持缺省設(shè)置，點(diǎn)擊 OK 完成操作。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文36圖 選擇湍流環(huán)境選擇湍流環(huán)境操作：點(diǎn)擊 Define 中的 Models，選擇 Viscous，如圖 中，選擇第四項(xiàng) kepslion，其他保持缺省設(shè)置，點(diǎn)擊 OK，完成操作圖 選擇材料選擇材料操作：點(diǎn)擊 Define，選擇 Materials，打開對話框如圖 所示，在Density 下拉列表中選擇 adealgas，然后點(diǎn)擊 Change/Create，這里有一點(diǎn)需要了解的是，在選擇 idealgas 后，F(xiàn)LUENT 將自動(dòng)激活能量方程，因此可哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文37不訪問 Energy 菜單。圖 設(shè)置重力加速度設(shè)置 Z 軸方向重力加速度操作：點(diǎn)擊 Define，選擇 Operating conditions， 出現(xiàn)對話框如圖 所示，在 Gravity 上打鉤，在 Z 軸方向填寫重力加速為 ，點(diǎn)擊 OK 完成操作。圖 設(shè)置邊界條件設(shè)置配氣活塞汽缸底面溫度邊界條件操作：點(diǎn)擊 Define，選擇 Boundary conditions，選擇 dimian，類型為WALL，然后點(diǎn)擊 Set，出現(xiàn)如圖 的對話框，在其中點(diǎn)擊 Thermal 標(biāo)簽，在 Thermal conditions 中選擇 Temperature，在右側(cè)空白處鍵入溫度值為哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文38365K，點(diǎn)擊 OK，設(shè)置邊界條件操作完成。圖 動(dòng)網(wǎng)格的運(yùn)動(dòng)設(shè)置動(dòng)網(wǎng)格的運(yùn)動(dòng)設(shè)置操作：點(diǎn)擊 Define，然后選擇 Dynamic Mesh 中的第一項(xiàng) Parameters，如圖 所示，在 Model 復(fù)選框中選擇 Dynamic Mesh 和 InCylinder，在選擇 InCylinder 后才允許輸入相關(guān)數(shù)據(jù)。在 Methods 復(fù)選框中，將Smoothing、 Layering 和 Remeshing 都選中。其中 Smoothing、Layering 保持默認(rèn)值，在 Remeshing 中點(diǎn)擊 Mesh Scale Info，將其中的一組數(shù)據(jù)按順序輸入到上面空白處，如圖 中所設(shè)置。 In Cylinder 的設(shè)置如圖 所示，設(shè)置 Crank shaft speed 為 100r/min，設(shè)置 Starting Crank Angle 為 0176。，設(shè)置 Crank period 值為 360176。，設(shè)置活塞沖程 Piston Stroke 為 ，其他各項(xiàng)保持缺省設(shè)置，點(diǎn)擊 OK 完成操作。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文39圖 活塞運(yùn)動(dòng)設(shè)置圖 導(dǎo)入 Profile 文件1導(dǎo)入 Profile 文件操作：點(diǎn)擊 Define，選擇 Profile，打開對話框如圖 所示，點(diǎn)擊Read，找到適合的 Profile 文件，點(diǎn)擊 Close，完成操作。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文40圖 說明活塞運(yùn)動(dòng)1說明活塞運(yùn)動(dòng)操作：點(diǎn)擊 Define，然后選擇 Dynamic Mesh 中的第二項(xiàng) Zones，出現(xiàn)如圖 所示對話框，在 Zones Name 下拉菜單中，選擇要運(yùn)動(dòng)的WALL，這里就是選擇 move1，在 Motion Type 中，單選 Rigid Body，在Motion UDF/Profile 下拉菜單中的 move1，Valve/PistonAxis 中設(shè)置 X 為0、Y 為 0、Z 為 1，點(diǎn)擊 Create，即完成操作。圖 預(yù)覽動(dòng)網(wǎng)格的運(yùn)動(dòng)1預(yù)覽動(dòng)網(wǎng)格的運(yùn)動(dòng)操作:首先保存 Case 文件，點(diǎn)擊 File 中選擇 Write 的 Case，然后初始化網(wǎng)格，點(diǎn)擊 Define，選擇 Dynamic Mesh 中的 events，出現(xiàn)如圖 的對話哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文41框，在其中增加 Number of events，點(diǎn)擊 Define，默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊 Preview，如圖設(shè)置后點(diǎn)擊 Apply，操作完成。圖 初始化1初始化操作：點(diǎn)擊 Solve，選擇 Initiailze，出現(xiàn)對話框如圖 所示