[發(fā)明專利]噴油嘴磨粒流加工顆粒運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510227337.0
• 申請(qǐng)日: 2015-05-07
• 公開（公告）號(hào): CN104765940B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李俊燁;吳桂玲;侯吉坤;張心明;許穎;劉建河;孫鳳雨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)春理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種噴油嘴磨粒流加工顆粒運(yùn)動(dòng)數(shù)值模擬方法，其特征在于：具體步驟如下：

(1)建立計(jì)算模型：所選噴油嘴零件為某柴油發(fā)動(dòng)機(jī)噴油嘴零件，在其端部均布六個(gè)小噴孔，其流道大孔直徑為4mm，小孔直徑為0.16mm，通過(guò)Soildworks軟件所繪制的三維實(shí)體模型；為便于仿真分析，對(duì)所繪制的噴油嘴三維實(shí)體圖進(jìn)行簡(jiǎn)化，隱藏其實(shí)體部分，將其內(nèi)部通道部分抽象出來(lái)，只保留噴油嘴主通道及六個(gè)噴孔通道；

(2)設(shè)置求解參數(shù)：在進(jìn)行仿真之前，要對(duì)磨粒流的特征參數(shù)、初始參數(shù)、邊界條件進(jìn)行設(shè)定，具體如下：

(2a)初始參數(shù)：操作壓力1.01e5Pa，液相密度ρ_L為886，液相動(dòng)力粘度為μ＝0.131e^-0.026TPa·s，液相比熱容2000j/(kg·K)，液相熱傳導(dǎo)系為0.15w/(m·K)，重力加速度9.8m·s²，常溫下SiC顆粒密度ρ_s(kg/m³)，SiC顆粒熱傳導(dǎo)系數(shù)120w/(m·K)；

(2b)進(jìn)出口邊界條件：

連續(xù)相：通道進(jìn)口采用速度進(jìn)口條件，假定進(jìn)口處磨粒流為湍流狀態(tài)，根據(jù)噴油嘴磨粒流加工的實(shí)際過(guò)程可知，出口端為直接與外界連通，磨粒流可以自由從噴油嘴流出，設(shè)定出口端邊界條件為自由出口；

離散相：離散相為SiC顆粒，離散相SiC顆粒的濃度同樣也會(huì)影響到磨粒流加工效果，理論上單位體積內(nèi)SiC含量越高，磨粒流中的SiC顆粒與通道壁面發(fā)生碰撞的機(jī)會(huì)也越多，對(duì)通道內(nèi)表面的磨削作用也越明顯；設(shè)定SiC顆粒體積分?jǐn)?shù)為8％；同樣也采用速度進(jìn)口條件，所給定的初始速度與流體相一樣；出口端邊界條件為自由出口；

(2c)壁面邊界條件：壁面默認(rèn)為非滑移邊界條件；

(3)模型網(wǎng)格劃分及區(qū)域劃分：對(duì)噴油嘴通道幾何模型采用四面體進(jìn)行網(wǎng)格劃分；為獲得滿意的網(wǎng)格質(zhì)量，對(duì)于噴油嘴模型，先對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行分塊處理，然后以四面體網(wǎng)格對(duì)分塊后的通道進(jìn)行劃分并逐個(gè)設(shè)置網(wǎng)格疏密程度，從而達(dá)到控制網(wǎng)格數(shù)目與網(wǎng)格質(zhì)量的目的，以符合模擬仿真計(jì)算的要求；選用四面體網(wǎng)格對(duì)其劃分，并在噴油嘴通道壁面處生成邊界層網(wǎng)格；網(wǎng)格劃分后形成230845個(gè)節(jié)點(diǎn)；

(4)求解器的設(shè)置及求解計(jì)算：總體模型設(shè)定中，時(shí)間類型選擇Transient瞬變類型，連續(xù)相采用k-epsilon湍流模型，根據(jù)噴油嘴模型的尺寸進(jìn)行離散相跟蹤計(jì)算的設(shè)置中，步長(zhǎng)為0.001mm，最大步數(shù)為4500步；求解方法選擇二階迎風(fēng)算法，迭代160次，達(dá)到收斂條件，說(shuō)明噴油嘴通道模型設(shè)計(jì)與計(jì)算參數(shù)設(shè)置較為合理，可以達(dá)成收斂；

(5)計(jì)算結(jié)果后處理：

(5a)顯示顆粒軌跡；通過(guò)數(shù)值分析獲得的顆粒軌跡圖；

(5b)顯示顆粒的位置分布圖；

(5c)顯示顆粒速度矢量圖。