WaveTutorial/單缸柴油機建模
按照1.1節的方法，打開一個WAVE建模界面。
我們將要建模的單缸機基本數據如圖：
第一步，設置Simulation Control參數[編輯]
在WAVE界面的左側，切換到Model窗口，雙擊「Simulation Control」選項，進入Simulation Control設置面板。
Simulation Control面板包含6個頁面：General Parameters、Fluid Properties、Convergence、Restart、Timer、Compatibility，在發動機建模中常用到前3個頁面。
- General Parameters窗口中需要設置：
- Unit System = SI[mm]，使用毫米為長度單位的國際單位制
- Simulation Duration = 100
- End of Cycle Angle = auto，指定一個工作循環的開始點，默認為第一缸的進氣門關閉曲軸轉角（IVC）
- ！如果輸入的數據超出了WAVE的經驗範圍，該數據會用黃色顯示。此處如果數據變成黃色，是因為其單位是「s」，當我們在模型中創建了一個發動機氣缸零件以後，該單位會自動切換到「cycle」，黃色會隨後消失。
- Fluid Properties窗口中需要設置：
- Compressibility = Ideal Gas
- Fuel = Diesel
- Convergence窗口中需要設置：
- Convergence Detection = On
第二步，搭建模型[編輯]
從WaveBuild界面左側Elements→Template→Flow elements中依次找到，並在建模界面添加2個Ambient零件，2個Orifice零件，1個Engine Cylinder零件。
然後用鼠標左鍵，按照從左到右的順序，在相鄰的兩個零件之間用管道將零件上的紅點連接起來。連接後的模型應如下圖：
- ！在連接零件的時候，建議遵循從上游到下游的順序，這樣管道的箭頭方向會和氣流的方向一致。這樣做的原因是，如果管道箭頭方向和氣流方向相反，則在計算結果中看到流速等矢量的符號會是負號。
第三步，設置Ambient元件[編輯]
對進口側的Ambient設置：
- Name = Intake
- Diameter = Auto （Auto表示入口直徑等於管口直徑）
- Pressure = 1 bar （發動機工作的環境壓力）
- Temperature = 300 K （發動機工作的環境溫度）
- Discharge Coefficient = Auto
- Additional Acoustic End Correction = 0
- Solution Type = Floating (Floating適用於大部分情況）
出口側的Ambient設置和進口完全一樣。
第四步，設置Duct零件[編輯]
鼠標雙擊duct1零件，打開duct1的參數設置窗口。
- 幾何參數（Dimensions）
- Left diameter = 40 mm
- Right diameter = 35 mm
- Overall length = 100 mm
- Discretization length = 35 mm
- ！離散長度（discretization length）的選擇要平衡仿真精度和計算速度的需要。對於發動機性能仿真，可以使用經驗公式計算離散長度
- ！離散長度（discretization length）的選擇要平衡仿真精度和計算速度的需要。對於發動機性能仿真，可以使用經驗公式計算離散長度
- 進氣側 Dx = 0.45 * 發動機氣缸直徑
- 排氣側 Dx = 0.55 * 發動機氣缸直徑
- 進排氣系統噪聲仿真，則可能需要設置更小的離散長度。
- 進排氣系統噪聲仿真，則可能需要設置更小的離散長度。
- 係數（Coefficients）
- Friction coefficient = 0
- Heat transfer coefficient = 1.0
- ！用戶可以使用Friction coefficient調節沿程摩擦損失，使用Heat transfer coefficient調節散熱量。
- 氣道摩擦引起的壓力損失是和氣門的節流壓力損失一起考慮的，因此可以把氣道的Friction coefficient設成0。
- ！用戶可以使用Friction coefficient調節沿程摩擦損失，使用Heat transfer coefficient調節散熱量。
- 初始條件（Initial conditions）以及其它各項保持默認。
各個管道的相關參數如表所示：
| - | Left diameter | Right diameter | Overall length | Dx | Friction coefficient | Heat transfer coefficient | Initial pressure | Initial temperature | Wall temperature | 其它 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Duct1 | 40 | 35 | 100 | 45 | 0 | 1 | 1 | 300 | 300 | default |
| Duct2 | 35 | 35 | 50 | 45 | 0 | 1 | 1 | 300 | 310 | default |
| Duct3 | 28 | 28 | 90 | 50 | 0 | 1 | 1.05 | 900 | 400 | default |
| Duct4 | 28 | 40 | 150 | 50 | 0 | 1 | 1.05 | 900 | 400 | default |
第五步，設置Cylinder元件[編輯]
鼠標雙擊duct1零件，打開duct1的參數設置窗口。
- 幾何參數
- Bore = 102 mm
- Stroke = 120 mm
- Clearance height = 0.7 mm
- Head Surface Area Multiplier = 1
- Piston Surface Area Multiplier = 1.25 （考慮活塞凹坑面積）
- Connecting Rod Length = 200 mm
- Wrist Pin Offset = 0 mm
- Compression Ratio = 17
- Bore = 102 mm
- 初始條件/邊界條件
- Piston top temperature = 525 K
- Cylinder liner temperature = 500 K
- Cylinder head temperature = 550 K
- Intake valve temperature = 400 K
- Exhaust valve temperature = 450 K
- Swirl ratio = 0
- Piston top temperature = 525 K