柴油机数值模拟几何模型表面网格优化研究

摘要

传统的发动机缸内CFD分析中，网格建模技术一直是限制工作效率和计算精度的瓶颈，网格的密度与计算精度的权衡引起了广泛关注，大多数软件无法做到直接控制网格到达其最优密度来进行数值模拟，高效率、高精度地进行缸内CFD分析对适体网格的需求不言而喻。随着网格技术的发展和革新，一系列新技术不断展现出其优势，现在比较流行的CONVERGE软件提出的网格分割技术基于表面网格进行切割内部正交网格，对计算网格的生成提供了新方法。表面网格的质量直接关系到整体计算网格是否达到模拟计算要求，对表面网格的控制方法近年来也得到了较大的发展，比较常用的是对网格面和原始曲面进行贴合度判别。柴油机数值模拟几何模型结构复杂，对于其表面网格的优化不是一个简单的工作。
　　本文结合表面网格控制方法和内燃机几何模型的特点，采用了利用网格编辑软件ICEM CFD的网格生成功能，编写优化算法反复计算以期得到合理的表面网格，作为整体网格生成的前期工作。本文结合柴油机工程CAD图和CAD造型软件Pro/E的建模方法，得出了直接利用工程图导入创建几何模型的方法并完成了对柴油机缸内数值模拟几何模型的建立;借助网格编辑软件ICEM CFD的强大功能对几何模型的网格的划分并以此为基础得到编写命令流文件二次开发ICEM CFD的柴油机数值模拟表面网格自动生成与优化方法;编写了命令流文件自动编写及运行代码，实现后台驱动ICEM CFD自动生成柴油机数值模拟网格;以顶点平坦度为判别准则建立了网格尺寸的分区自动调整系统;对VB2010和ICEM CFD进行了一定程度上的集成，初步建立了表面网格优化平台，软件之间的参数可以通过简单的参数输入界面相互传递，设计者可以在简单的操作下完成网格的自动生成和优化等功能。

目录

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摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 课题研究背景

1．3 本文主要研究内容

2 柴油机数值模拟几何模型的建立

2．1 气缸和燃烧室的模型建立

2．2 喷油嘴的模型创建

2．3 进排气道的模型创建

2．4 气门的模型创建

2．4 本章小结

3 几何模型网格的生成

3．1 前言

3．2 网格生成策略和技术

3．2．1 笛卡尔网格

3．2．2 结构网格

3．2．3 非结构网格

3．2 非结构三角形网格的生成算法

3．2．1 前沿推进法

3．2．2 Delaunay三角形方法

3．3 自适应网格生成技术

3．4．1 误差准则

3．4．2 p方法

3．4．3 r方法

3．4．4 h方法

3．4 ICEM CFD的非结构网格生成

3．5 几何模型表面网格的自动调整

3．5．1 判别准则

3．5．2 基本前提参数的确定

3．5．3 判别准则的比较和选择

3．5．4 网格尺寸自适应调整基本算法

3．6 本章小结

4 网格调整功能的VB程序实现

4．1 VB实现ICEM CFD调用的基本思想

4．2 命令流模板文件的生成

4．3 VB对命令流文件的编辑

4．4 网格文件的读取与关键数据的计算

4．5 基于VB API的Pro／E开发代码编写

4．5．1 VB API技术

4．5．2 建立连接

4．5．3 对几何模型的访问

4．5．4 几何模型参数的获取和保存

4．5．5 几何模型的更新和输出

4．6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢