[发明专利]模拟高压共轨泵内燃油流动的全三维耦合模型建立方法

说明书

本发明属于高压共轨系统技术领域，公开了一种模拟高压共轨泵内燃油流动的全三维耦合模型建立方法，包括：S1、根据高压共轨泵的结构和燃油流动区域建立三维几何模型；S2、对三维几何模型进行分块网络划分；S3、建立燃油密度ρ随压力P、温度T变化的耦合模型一；S4、建立燃油粘度μ随压力P、温度T变化的耦合模型二；S5、根据耦合模型一和耦合模型二与流动控制方程相耦合，获得全三维耦合模型。该模型建立方法的适用范围更广，适用于不同燃油类型甚至其他非牛顿流体介质的流动，同时得到的数值模拟结果相比已有模型具有更高的准确性，可以更为准确地分析高压共轨泵体内燃油的容积效率、空化现象、以及泵体的整体结构性能。

技术领域

本发明涉及高压共轨系统技术领域，尤其涉及一种模拟高压共轨泵内燃油流动的全三维耦合模型建立方法。

背景技术

高压共轨喷油系统是现代电控燃油喷射系统的先进技术，为应对日趋严格的排放法规要求和不断加剧的能源危机，燃油机对燃油系统的要求日益提高，使其满足更高的经济性、舒适性和耐久性。

高压共轨泵是高压共轨喷油系统中极为重要的核心部件，对于燃油喷射性能的改善和提高极为关键。目前随着共轨压力的不断增加，对泵体内燃油的输出压力、容积效率以及喷油规律的控制上均提出了更高的要求。高压燃油在泵体内部的流动情况直接影响着共轨喷油系统的整体性能。在高压燃油流动过程中，泵体内部流场复杂多变，存在诸如压力剧烈波动以及产生空化现象等问题，燃油流动也会从液态单相流动转变为气液两相流动，在突缩的流道位置存在的流动分离会形成局部漩涡区等，由此产生的振动、空蚀、疲劳破坏等物理现象会严重影响燃油最终的喷射效率。三维流动的数值模拟是研究此工程实际问题的重要科学手段，对于燃油流动的三维仿真方面，较多以定密度、定粘度的高压燃油为研究对象，对更符合实际条件的变密度、变粘度燃油的三维流场耦合方法研究对泵体的结构设计和性能评估具有重要指导意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟高压共轨泵内燃油流动的全三维耦合模型建立方法，以针对不同型号的燃油及其他新型燃料在泵体内部三维流动规律进行准确预测和分析。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种模拟高压共轨泵内燃油流动的全三维耦合模型建立方法，包括：

S1、根据高压共轨泵的结构和燃油流动区域建立三维几何模型；

S2、对所述三维几何模型进行分块网络划分；

S3、建立燃油密度ρ随压力P、温度T变化的耦合模型一；

S4、建立燃油粘度μ随压力P、温度T变化的耦合模型二；

S5、根据所述耦合模型一和所述耦合模型二与流动控制方程相耦合，获得全三维耦合模型。

作为优选，所述S1、根据高压共轨泵的结构和燃油流动区域建立三维几何模型的步骤包括：

对所述高压共轨泵的内部未涉及到燃油流动的结构进行删减，以最内侧壁面作为流动边界建立完整的几何模型；

对复杂结构按照近似规则几何结构进行替代。

作为优选，所述S2、对所述三维几何模型进行分块网络划分的步骤包括：

对于对称结构，采用旋转或垂向拉伸的结构化网格；

对于非对称结构，采用四面体非结构化网格。

作为优选，所述S3、建立燃油密度ρ随压力P、温度T变化的耦合模型一的步骤包括：

采用燃油密度ρ-压力P-温度T的关系表达式，通过流体仿真软件的自定义函数接口将其与流体域中的瞬时网格节点信息相互关联耦合。

作为优选，所述燃油密度ρ-压力P-温度T的关系表达式为：