基于CONVERGE CFD的活塞碗设计

天洑软件

活塞碗是活塞顶部的一个凹槽燃烧室，该部件主要应用于（直喷式）柴油机中。在压缩过程中，活塞碗的形状会影响空气和燃料的流动，从而影响两者之间的混合。良好的均质混合气可促成更有效的燃烧，从而提供更多的动力以及更好的燃油经济性。此外，使用一个高效的活塞碗还能有效减少缸内排放物（如NOx和碳烟）而节省相应的后处理成本。

CAESES已经成功应用于最先进活塞碗的优化，并在设计中体现出几个关键功能。

与CONVERGE软件耦合仿真

在CAESES中使用软件连接器可实现与CONVERGE软件的自动耦合。连接之前需要根据喷嘴数量设置扇形几何区域， 输出CONVERGE软件所需的格式文件（“surface.dat”），并对不同分块进行定义区分。

CAESES在活塞碗设计中的优势

● 在CAESES中可实现对任意外形进行参数化调节。活塞碗的设计不限于预定模板，还可根据自己的设计方法进行自定义参数。期间，可使用任意曲线类型进行造型，包括直线、圆弧和各种样条线。

● 活塞碗的型线可实现沿圆周方向进行变化，比如形成“波浪”碗形。

● 针对碗形的几何形状，CAESES完全可以实现鲁棒性良好的几何变化，不会因为参数变化而导致模型失效。对于其他几何复杂形状，我们的目标依然是100%鲁棒性变化，仅仅需要通过智能参数化和基础模型相结合。

● 压缩比可以通过几何变量设置实现自动调整，确保每个设计方案具有相同的压缩比，而不会浪费时间在不可行方案的设计上。这是一个内部迭代优化过程，其中的调整变量可以自由选择。甚至可以在自动调整过程中选择优先顺序，首先选择第一个指定变量与压缩比进行匹配，如果不行，则添加下一个变量，以此类推。

● 也可以实现其他形式的自动调整，例如根据喷嘴角度调整碗的形状。

● 几何模型可以根据CFD网格工具要求，输出各种类型的格式文件。同时还可对指定曲面进行定义区分，以便后续工具能够识别，方便对网格参数和边界条件进行设置。

● 可以将活塞碗跟喷油策略或者其他工艺参数（比如燃料充分、EGR量等）相结合进行设计。在软件连接器接口中，用户还可以通过参数定义修改输入文件和CFD求解器脚本文件。

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