GT-power中文手册(风声无边)

工作方向：发动机及其CAE，空气动力NVH；地点：重庆；E-mail：[e-mail]-POWER中文使用手册作者：风声无边（“空气动力NVH”版主）联系方式：E-mail：[e-mail]：52637879TEL：[phone]方向：发动机及其CAE，空气动力NVH；地点：重庆；E-mail：[e-mail]1GT-POWER基本功能介绍1、GT-power模型数据库（Template）的组织体系GT-power的模块数据库是用户建模的基础，根据物理模型的特点，数据库主要分为七大类：●Flow：与流动有关的模块，如管道、阀门等，同时还包括气体、燃油的特性数据等。这是GT-power使用频率昀高的一类模块。●Mechanial：与机械结构有关的模块，如弹簧、内燃机机体等，还有多种金属的特性数据等。●Thermal：附加的一些热计算模块，如有限元热计算模块等。●Electrical：与电、磁有关的模块，如电动机、电池、电磁阀等。●Control：与控制系统有关的模块，如PID、传感器等。●Analysis：与数据分析有关的模块，如FFT、监视器等。●General：通用的模块，如各种循环工况的速度曲线、数据表等。2、GT-power模块的分类标准以上数据库分类中的每一类，其模块又可分为4类：●Component：基本模块。用于描述物理、化学现象的基本模块。●Compound：复合模块。由Component和Connection等组成的模块封装。GT-power将一些常见的复杂结构表示为一个模块，如内燃机机体、车体等，节省了用户的建模时间。●Connection：连接模块。在GT-SUITE中规定——任何Component和Compound之间都需要由Connection连接。●Reference：参考模块。主要是计算模块和内置模块，如燃烧模块、材料的特性数据等。还有另外几个小类：Control/Analysis、Sensor/Actuator等。3、GT-power牵涉到流体流动计算、传热传质模拟、燃烧过程模拟，控制仿真等方面的内容，主要的理论基础如下：①网格划分（离散化）。GT-power采用一维交错网格，标量在网格中心计算，如压力、温度等；矢量在网格的交接面计算，如速度、质量流量等。●网格的粗细（离散化长度）由用户定义。●对于通常的内燃机性能计算，推荐：进气系统，离散长度≈0.4×缸径；排气系统，离散长度≈0.55×缸径。●计算噪声时，建议此时的离散化长度是性能计算时的一半。●尽量使网格的粗细趋于均匀，这有利于提高计算精度和减少计算时间。●在一定的范围内，网格越粗，那么时间步长越大，计算速度越快，精度有一定的降低；同理，网格越细，那么时间步长越细，计算速度越慢，精度有一定的提高。●GT-power根据COURANT数选择合适的时间步长，以维持计算的稳定。●COURANT数通常不大于0.8，用户也可调整该值。②流量系数。GT-power的流量系数CD：CD=有效通流面积/参考通流面积。●参考通流面积通常与阀门、节流口的直径有关，由用户根据实际情况确定。●参考通流面积可以是定值或变值：通流面积为定值：零升程时，流量系数为零；通流面积为变值：零升程时，流量系数大于零。③管接头的设置。方向：发动机及其CAE，空气动力NVH；地点：重庆；E-mail：[e-mail]2管接头部分有关复杂的流动情况，为了尽可能准确地描述此处的流动，GT-power引入三个概念：●膨胀直径（ExpansionDiameter）：流体进入管接头后所能达到的直径。主要用于计算流量系数和能量损失。●特征长度（CharacteristicLength）：从流体进入管接头，到达管壁或流体边界的长度。主要用于计算压力波的传递和反射。●管接头各端口的空间角度，下图所示，图中α、β、γ分别是端口P对应于X、Y、Z轴的夹角。●各个端口需要设置相对于X、Y、Z三个坐标轴的角度。●坐标系为当地坐标系，角度为空间夹角，因此角度的变化范围是0°到180°，角度的正值与负值没有区别。●GT-power中，用户可使用管接头的三维编辑和效果显示功能。●计算角度时，为了方便计算，可以以管接头中心向各端口作一矢量，当然各端口同时指向管接头中心也可以。④内燃机燃烧模型a．柴油机的燃烧模型●利用试验得到的放热率曲线，使缸内燃烧与之一致。●Wiebe函数模型。●准三维喷雾模型。将雾束区域分为500个区域；模拟贯穿、破碎、混合、蒸发、点火、燃烧。●用户燃烧模型。b．汽油机燃烧模型●利用试验得到的放热率曲线，使缸内燃烧与之一致。●Wiebe函数模型。●准三维湍流火焰模型。在火花塞附近产生的是球形火焰，与燃烧室结构互相作用；通过缸内湍流计算火焰速度。●GDI——直喷式汽油机。模拟过程更加复杂（喷射、蒸发、混合）；需要单独模型。●用户燃烧模型。⑤温度和传热●缸壁温度Twall：指定气缸、活塞、缸壁的平均温度。TwallDetail：将气缸内部分或更多的区，独立设置传热系数。方向：发动机及其CAE，空气动力NVH；地点：重庆；E-mail：[e-mail]3TwallSoln：指定气缸几何形状，自动生成有限元求解温度。●使用Twall和TwallDetail时，如果用户没有气缸温度的数据，我们推荐：气缸头为550～600K；活塞为550～600K；缸壁为400K。●管壁的温度可由用户指定，也可通过设置传热模型求解。●进排气端口的温度：由于该处的流动、传热等情况很复杂，我们推荐进气端口的温度为450K；排气端口的温度为550K。⑥GT-power的文件系统GT-power根据后縀名管理文件：●Filename.gto：模型数据库文件；●Filename.gtm：用户建立的模型图文件；●Filename.dat：求解器自动调用的文件，对应于用户建立的模型图；●Filename.out：主要的输出结果文件，包含了计算中间结果、错误、命令、提示等。4、GT-power的模块1）模块所处状态的层次结构模块在建模时是以不同的状态出现的，为了方便管理，主要分为三层结构：●模板（Template）：这是模块的原始状态，出现在数据库中，没有具体参数。●实体（Object）：有具体参数的模块，而且该模块用于管理一批类似结构的部件。●部件（Part）：出现在建模区模块图上的模块，这是实际物理存在的模块，而不是概念。部件继承了它的实体的属性，部分参数可以重载（Override），使其具有区别于实体的属性。2）模块参数的设置GT-power有关参数设置的几个概念：●具体数值。●“ign”：该参数忽略。●“def”：该参数使用GT-power的缺省值。●普通变量：将变量名置于方括号中，如[para]，在“casesetup”中输入具体的数值或引用参考模块等其它对象。●指针变量：直接输入变量名，此时变量名为绿色，此类变量直接指向参考模块等其它对象。3）运行参数的设置在运行GT-power计算前，还需在“RunSetup”进行运行参数的设置，主要包括：●“CaseLegend”：算例的说明。●仿真时间的控制：根据时间、循环数等控制。●求解方法：显式格式、隐式格式。●流动求解控制：壁温、摩擦等的控制。●收敛控制：判断流动是否达到收敛精度要求，用户可附加收敛条件（如内燃机的转速等）。●输出参数：控制输出参数的属性，输出动画等。●定制表格：定制用户自己的输出表格。方向：发动机及其CAE，空气动力NVH；地点：重庆；E-mail：[e-mail]4Tutorial1．单缸发动机模型的建立（火花塞点火SI和直喷压燃DICI）启动GT-ISE：双击GT-ISE图标→选择File/New→点击GTProjectMap→选择GT-power。至此将打开一个空白的projectmap和projectlibrary。加载模板（template）到工程图（project）中：从菜单栏（menu）中选择Window→TileWithTemplateLibrary，这个时候GT-POWER的模板库（templatelibrary）将显式在屏幕的左边。其包含所有可以在GT-POWER中使用的模板。在创建实体（objects）和部件（parts）之前，需先将需要的模板复制到工程图中。按照下面所示的，将模板拖到工程图中。方向：发动机及其CAE，空气动力NVH；地点：重庆；E-mail：[e-mail]5FlowFolder:EndEnvironmentEngCylinderPipeInjAF-RatioConnInjProfileConnOrificeConn-def(object)OrificeConn-bellmouth(object)ValveCamConnFPropGas-indolene-vap(object)FPropGas-diesel-vap(object)FPropGas-n2-vap(object)FPropGas-o2-vap(object)FPropLiqIncomp-indolene-combust(object)FPropLiqIncomp-diesel2-combust(object)FPropMixtureCombust-air(object)MechFolder:EngineCrankTrain基本模块(component)连接模块(connection)参考模块(reference)方向：发动机及其CAE，空气动力NVH；地点：重庆；E-mail：[e-mail]6定义实体(DefiningObject):在建立发动机模型之前，先确认图(map)处于激活状态，然后选择File/Save保存工程图。如果创建SI发动机模型，可以保存为../tutorials/GTpower/TUT01/tut1SI；如果创建DICI发动机模型，保存为../tutorials/GTpower/TUT01/tut1DI。建立单缸汽油机模型(singlecylinderengine)的第一步是：描述输入边界条件(inletboundarycondition)。需要使用到的模板EndEnvironment。创建输入边界条件和输出边界条件(outletboundarycondition)：双击“EndEnvironment”，将实体命名为“env”，填写下面表格中的属性：SIDICI可通过在线帮助查看每个实体的更多的帮助信息。方法是：点击实体左上角的模板的标志，将能够打开手册中相关的页面。使用“EndEnvironment”模板，有三个选项：“standard(total)”，当震动引起的流动在两个不同的方向通过边界；“Inlet-static”，当稳定流体分析和使用试验稳定压力。注意到当“air”输入时，字体会变成绿色。绿色的字体代表指针变量，通过双击“air”，描述“air”组成的参数将能够看到。如下图所示：方向：发动机及其CAE，空气动力NVH；地点：重庆；E-mail：[e-mail]7建立连接“EndEnvironment”与进气口(intakeport)的进气管(intakerunner)。双击工程图中的“Pipe”，来创建一个管实体(pipeobject)，填写下面表格中的属性：方向：发动机及其CAE，空气动力NVH；地点：重庆；E-mail：[e-mail]8现在一个管实体已经创建成功。我们注意到，一些属性(attributes)是文本，一些是数字。通过右击任何一个属性，然后选择“AttributeProperty”，用户可以看到输入(inputs)允许的类型。比如，我们查看“SurfaceRoughness”，单击右键选择“AttributeProperty”。当在“InitialStateName”中填入“ini