WaveTutorial
WAVE简明教程
WAVE是Ricardo公司开发的一维空气动力学仿真和内燃机性能分析软件工具包。它通过对发动机系统的流体力学和热力学特性进行一维建模仿真，可以模拟带任何形式的进气系统、排气系统、燃烧系统的内燃机，目前被广泛使用在乘用车、摩托车、卡车、机车、赛车、舰船和发电等行业。
目前可以应用WAVE在多种分析领域，包括：
- 发动机性能优化仿真；
- 发动机进/排气口噪声仿真及消声器设计；
- 燃烧与排放的仿真；
- 传热和散热分析；
- 与控制系统联合仿真等。
第一章：基本操作[编辑]
启动WAVE[编辑]
- Linux系统：运行‘wb’命令
- Windows系统：在开始菜单运行 All Programs → Ricardo Software → 版本 → WAVE → WaveBuild
启动WAVE后，会打开如下的界面：
鼠标操作[编辑]
左键单击：选择模型的零件
左键双击：打开零件参数编辑窗口
SHIFT+左键：选择多个零件
右键单击：弹出零件编辑菜单
中键滚动：放大/缩小模型
中键拖动：移动模型
在一个零件上的红点按下左键，然后拖动到另一个零件的红点放开左键：用管道连接两个零件
在已经用管道连接好的零件红点上按下中键拖动：断开管道和零件的连接
使用帮助[编辑]
在软件菜单选择Help→Wave Help...可以打开WAVE的帮助系统。
在零件的编辑窗口右下角，点击Help可以打开针对该零件的帮助页面。
- 双击一个Duct零件，单击右下角的Help按键，打开Duct零件的帮助页面。
- 然后点击蓝色的Duct链接。
该页包含以下内容
- 对Duct零件的描述
- 对Duct零件需要的输入参数的解释
- Duct零件可以得到哪些计算结果，包括：
- 瞬态结果 Time plots
- 循环平均结果 Summary quantities
- Duct零件支持的传感器（sensor）和执行器（actuator）
- 工作原理，包括：
- 圆管摩擦计算方法
- 圆管传热系数计算方法
- 圆管弯曲压力损失计算方法
- 方管摩擦和传热系数计算方法
- 方管弯曲压力损失计算方法
- 调节系数（multiplier）的使用方法
第二章：发动机建模案例[编辑]
准备数据[编辑]
在开始建模之前，准备模型数据是最重要的工作。WAVE仿真（或者可以说所有的软件仿真）能够得到有用的结果，其前提是仿真模型是建立在可靠的输入数据和合理的假设上的。
- Rubbish in， rubbish out！-- 仿真谚语
所以，在开始WAVE建模之前，对CAE工程师的基本要求是，他对要仿真的发动机的各个系统非常熟悉，必要的时候他能够去测量发动机各个位置的准确尺寸，并且他能够得到详细可靠的发动机测试数据。
准备数据的工作可以分成两个部分：
- 收集数据
- 和整理数据
收集数据[编辑]
需要收集的数据往往分为三种：
- 进排气系统几何参数
- 是指发动机进气系统和排气系统，以及进气道和排气道的所有几何尺寸。一般的情况，建议CAE工程师尽量取得各个位置零件的准确几何尺寸，如果时间有限不能取得所有的准确尺寸，那么至少对几个重要的尺寸要保证准确。它们包括：a）进气歧管和排气歧管的各处长度；b）消声器和空气滤清器的容积。它们会严重影响空气流量和进排气噪音。
- CAE工程师往往从图纸上得到所有的零件尺寸，这是无可厚非的。但是，如果有机会看到实物，例如进气歧管、空气滤清器、消声器、节气门等，会对建模大有好处。
- 是指发动机进气系统和排气系统，以及进气道和排气道的所有几何尺寸。一般的情况，建议CAE工程师尽量取得各个位置零件的准确几何尺寸，如果时间有限不能取得所有的准确尺寸，那么至少对几个重要的尺寸要保证准确。它们包括：a）进气歧管和排气歧管的各处长度；b）消声器和空气滤清器的容积。它们会严重影响空气流量和进排气噪音。
- 发动机参数
- 发动机参数通常包含：
- 缸径
- 冲程
- 连杆长度
- 活塞销偏心量
- 压缩比
- 发火次序
- 摩擦功，等...
- 气道参数对仿真建模非常重要，这些参数往往只有通过气道稳流试验才能得到，它们包含：
- 气门不同高度的流量系数
- 气门直径
- 气门正时
- 气门升程曲线
- 同时，准确测量气道不同位置的几何尺寸对准确建模非常关键。
- 发动机参数通常包含：
- 发动机运行数据
- 包含：
- 进气管道和排气管道壁面温度
- 发动机转速
- 喷油量或者空燃比
- 活塞顶面、缸盖、缸套等位置的壁面温度
- 工作环境
- 发动机的燃烧参数等
- 在调校WAVE模型的时候，还会用到另外一些测试数据，包含：
- 进气系统和排气系统的实时压力曲线
- 缸内压力曲线
- 发动机的IMEP/BMEP，充量系数（volumetric efficiency）等
- 包含：
整理数据[编辑]
我们可以制作一份输入数据列表。
单缸柴油机[编辑]
六缸柴油机[编辑]
涡轮增压[编辑]
校正模型[编辑]
第三章：仿真结果后处理[编辑]
结果文件[编辑]
使用WavePost[编辑]
后处理模板[编辑]
第四章：进排气口噪声仿真[编辑]
附录1: 常用概念[编辑]
- BMEP 参考文献[1]中定义“brake”表示测功机测到的发动机输出平均有效压力，BMEP=IMEP-FMEP，FMEP包含了泵气损失和摩擦损失。但是在WAVE建模中，FMEP只包含摩擦损失，不应该包含泵气损失（PMEP），PMEP是程序将压力和活塞行程积分后得到的。
参考文献[编辑]
[1] J.B.Heywood, Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw-Hill Inc, New York, 1988.
[2] M.L.Munjal, Acoustics of Ducts and Mufflers, New York: John Wiley & Sons, Inc., 1987