发动机数字化设计复习课程.ppt

4 有限元法计算程序的应用 4.1 Nastran/Patran程序的使用 一个实例 内燃机连杆的静力分析 作业 带加强筋的托架的静力分析（上机练习） examples of FEM application 第3篇 发动机气动性能的仿真计算 采用计算流体力学、数值传热学等方法求解发动机（部件和系统）内部流场、温度场以及浓度场，进而确定发动机部件和系统的气动热力性能。 1 计算流体力学（CFD）、数值传热学（NHT）简介 计算流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD） 数值传热学（Numerical Heat Transfer, NHT），又称计算传热学（Computational Heat Transfer, CHT） 是指对描写流动与传热问题的控制方程采用数值方法通过计算机予以求解的流体力学、传热学与数值方法相结合的交叉学科。 一个实例 冷热流体混合过程的模拟 2 计算流体力学、数值传热学理论简介 2.1 描写流动与传热问题的控制方程 对图中固定在空间位置的微元体，应用质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律，可以得到质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。 质量守恒方程（mass conservation equation） 或 不可压缩流体，密度为常数，连续性方程简化为 2 计算流体力学、数值传热学理论简介 动量守恒方程（momentum conservation equation） u–动量方程 v–动量方程 w–动量方程 2 计算流体力学、数值传热学理论简介 将上述三式等号右边的分子粘性作用项作如下变化（以u–动量方程为例） 可将上述动量方程写成以下矢量形式（忽略体积力） 对于黏度为常数的不可压缩流体，Su = Sv = Sw = 0 2 计算流体力学、数值传热学理论简介 能量守恒方程（energy conservation equation） 其中，λ是流体的导热系数，Sh为流体的内热源，Φ为由于粘性作用机械能转换为热能的部分，称为耗散函数（dissipation function）。pdivU系表面力对流体微元体所做的功，一般可以忽略；对理想气体、液体及固体，可以取h = cpT，且可取cp为常数，并把耗散函数Φ纳入到源项ST（ST = Sh + Φ），可得 上述质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程包含6个未知量：u，v，w，p，T，ρ，还需要补充一个联系p，T，ρ的状态方程，方程组才能封闭 6 扫描特征 6.1 综述 扫描特征（Swept Feature） 拉伸特征：截面线串沿指定方向拉伸扫描 旋转特征：绕指定轴旋转扫描 沿引导线串扫描特征：沿指定引导线串扫描 管子特征：指定内外直径沿指定引导线串的扫描 扫描的截面线串 截面线串类型与选择 用于扫描的截面线串可以使曲线、曲线链、草图、实体边缘、实体表面和片体 扫描特征是相关和参数化的特征 选择意图（Selection Intent） 6 扫描特征 6.2 拉伸 综述 拉伸（Extrude）通过在一指定方向扫描截面线串一线形距离建立实体 简单拉伸操作 拉伸图形手柄 拉伸工具条与对话框 6.3 旋转 综述 旋转（Revolve）通过绕一给定轴以非零角度旋转截面曲线建立以旋转体特征，生成圆形或部分圆形体 旋转工具条与对话框 旋转实例 简单旋转、带偏置的旋转、旋转到一对象、两对象间旋转 6 扫描特征 6.4 变化的扫描 综述 变化的扫描（Variational Sweep）可以沿一路径扫描一主控横截面来建立一实体或片体。主控横截面是用在草图中的Sketch on Path建立的一个草图。 用约束控制扫描 改变约束控制扫描 变化扫描的图形工具条与对话框 6.5 沿引导线串扫描 6.6 管道/电缆 6.7 编辑扫描特征 7 仿粗加工的设计特征 7.1 综述 通用概念 添加材料到目标实体：凸台、凸垫 从目标实体减去材料：孔、键槽、腔、沟槽 用户定义特征 安放平面 水平参考 定位尺寸 通用步骤 7 仿粗加工的设计特征 7.2 孔 综述 简单孔 沉头孔 埋头孔 7.3 凸台 7.4 凸垫 7.5 腔 7.6 键槽 7.7 沟槽 7.8 编辑设计特征 编辑参数、带回退的编辑、编辑定位 8 基准特征 8.1 综述 基准特征（Datum Feature）是构造工具，辅助用户在要求的位置和方位建立实体特征和草图。 有3种类型：基准面、基准轴、基准坐标系 8.2 基准面 相对基准面 固定基准面 编辑基准面 8.3 基准轴 8.4 基准坐标系 9 仿精加工的设计特征 9.1 综述 相关复制（Associatve Copy） 包括WAVE几何链接器、抽取、引用阵列、提升体 组合体