[發明專利]模擬高壓共軌泵內燃油流動的全三維耦合模型建立方法

在審

• 申請號: 202110145190.6
• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN112784507A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 王先勇;喬信起;顧堅;孫春華;徐光平;唐繼響;王紅磊
• 申請（專利權）人: 一汽解放汽車有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/17;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 林波

本發明屬于高壓共軌系統技術領域，公開了一種模擬高壓共軌泵內燃油流動的全三維耦合模型建立方法，包括：S1、根據高壓共軌泵的結構和燃油流動區域建立三維幾何模型；S2、對三維幾何模型進行分塊網絡劃分；S3、建立燃油密度ρ隨壓力P、溫度T變化的耦合模型一；S4、建立燃油粘度μ隨壓力P、溫度T變化的耦合模型二；S5、根據耦合模型一和耦合模型二與流動控制方程相耦合，獲得全三維耦合模型。該模型建立方法的適用范圍更廣，適用于不同燃油類型甚至其他非牛頓流體介質的流動，同時得到的數值模擬結果相比已有模型具有更高的準確性，可以更為準確地分析高壓共軌泵體內燃油的容積效率、空化現象、以及泵體的整體結構性能。

技術領域

本發明涉及高壓共軌系統技術領域，尤其涉及一種模擬高壓共軌泵內燃油流動的全三維耦合模型建立方法。

背景技術

高壓共軌噴油系統是現代電控燃油噴射系統的先進技術，為應對日趨嚴格的排放法規要求和不斷加劇的能源危機，燃油機對燃油系統的要求日益提高，使其滿足更高的經濟性、舒適性和耐久性。

高壓共軌泵是高壓共軌噴油系統中極為重要的核心部件，對于燃油噴射性能的改善和提高極為關鍵。目前隨著共軌壓力的不斷增加，對泵體內燃油的輸出壓力、容積效率以及噴油規律的控制上均提出了更高的要求。高壓燃油在泵體內部的流動情況直接影響著共軌噴油系統的整體性能。在高壓燃油流動過程中，泵體內部流場復雜多變，存在諸如壓力劇烈波動以及產生空化現象等問題，燃油流動也會從液態單相流動轉變為氣液兩相流動，在突縮的流道位置存在的流動分離會形成局部漩渦區等，由此產生的振動、空蝕、疲勞破壞等物理現象會嚴重影響燃油最終的噴射效率。三維流動的數值模擬是研究此工程實際問題的重要科學手段，對于燃油流動的三維仿真方面，較多以定密度、定粘度的高壓燃油為研究對象，對更符合實際條件的變密度、變粘度燃油的三維流場耦合方法研究對泵體的結構設計和性能評估具有重要指導意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種模擬高壓共軌泵內燃油流動的全三維耦合模型建立方法，以針對不同型號的燃油及其他新型燃料在泵體內部三維流動規律進行準確預測和分析。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種模擬高壓共軌泵內燃油流動的全三維耦合模型建立方法，包括：

S1、根據高壓共軌泵的結構和燃油流動區域建立三維幾何模型；

S2、對所述三維幾何模型進行分塊網絡劃分；

S3、建立燃油密度ρ隨壓力P、溫度T變化的耦合模型一；

S4、建立燃油粘度μ隨壓力P、溫度T變化的耦合模型二；

S5、根據所述耦合模型一和所述耦合模型二與流動控制方程相耦合，獲得全三維耦合模型。

作為優選，所述S1、根據高壓共軌泵的結構和燃油流動區域建立三維幾何模型的步驟包括：

對所述高壓共軌泵的內部未涉及到燃油流動的結構進行刪減，以最內側壁面作為流動邊界建立完整的幾何模型；

對復雜結構按照近似規則幾何結構進行替代。

作為優選，所述S2、對所述三維幾何模型進行分塊網絡劃分的步驟包括：

對于對稱結構，采用旋轉或垂向拉伸的結構化網格；

對于非對稱結構，采用四面體非結構化網格。

作為優選，所述S3、建立燃油密度ρ隨壓力P、溫度T變化的耦合模型一的步驟包括：

采用燃油密度ρ-壓力P-溫度T的關系表達式，通過流體仿真軟件的自定義函數接口將其與流體域中的瞬時網格節點信息相互關聯耦合。

作為優選，所述燃油密度ρ-壓力P-溫度T的關系表達式為：