燃燒仿真軟件KIVA：案例研究與實踐教程

燃燒仿真軟件KIVA：案例研究與實踐教程1燃燒仿真基礎1.1燃燒理論簡介燃燒是一種復雜的物理化學過程，涉及到燃料與氧化劑的化學反應、熱量的產生與傳遞、以及流體動力學的相互作用。燃燒理論主要研究燃燒的機理、燃燒過程中的能量轉換、燃燒產物的生成以及燃燒效率的提升。在燃燒理論中，我們關注以下幾個關鍵概念：化學反應動力學：描述燃料與氧化劑反應的速度和機制。熱力學：分析燃燒過程中能量的轉換和平衡。流體力學：研究燃燒環(huán)境中氣體流動的特性，包括湍流、擴散等。傳熱學：探討熱量在燃燒系統(tǒng)中的傳遞方式，包括對流、輻射和傳導。1.1.1示例：簡單燃燒反應的化學方程式假設我們有一個簡單的燃燒反應，如甲烷（CH4）在氧氣（O2）中燃燒生成二氧化碳（CO2）和水（H2O）：CH4+2O2->CO2+2H2O在這個反應中，甲烷和氧氣是反應物，二氧化碳和水是產物。燃燒反應的速率受溫度、壓力、反應物濃度和催化劑的影響。1.2燃燒仿真軟件概述燃燒仿真軟件是用于模擬和分析燃燒過程的工具，它結合了上述燃燒理論中的多個學科知識，通過數值方法求解燃燒過程中的物理化學方程。這類軟件廣泛應用于發(fā)動機設計、火災安全、化學反應工程等領域，幫助工程師和科學家預測燃燒行為、優(yōu)化燃燒效率和減少排放。1.2.1燃燒仿真軟件的關鍵功能化學反應模型：能夠處理復雜的化學反應網絡。流體動力學模型：模擬氣體流動和湍流效應。傳熱模型：計算熱量的傳遞和分布。邊界條件設置：允許用戶定義燃燒環(huán)境的初始和邊界條件。后處理和可視化：提供結果分析和圖形展示功能。1.3KIVA軟件的歷史與發(fā)展KIVA（KineticInteractingVortexAlgorithm）是一款由美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室開發(fā)的開源燃燒仿真軟件。自1980年代初以來，KIVA系列軟件經歷了多個版本的迭代，從最初的KIVA-1發(fā)展到目前廣泛使用的KIVA-4。KIVA軟件以其強大的化學反應模型、流體動力學模擬能力和廣泛的工業(yè)應用而著稱。1.3.1KIVA軟件的特點多相流模擬：能夠處理氣、液、固三相流的復雜交互?；瘜W反應網絡：支持自定義化學反應機制，適用于不同類型的燃料。湍流模型：提供多種湍流模型選項，如k-ε模型和雷諾應力模型。并行計算：利用并行計算技術，提高大規(guī)模燃燒仿真任務的效率。1.3.2示例：KIVA軟件的輸入文件結構KIVA軟件的輸入文件通常包含以下部分：控制參數：定義仿真的一般設置，如時間步長、終止條件等。幾何和網格信息：描述燃燒系統(tǒng)的幾何形狀和網格劃分。物理和化學模型：選擇適用的流體動力學、傳熱和化學反應模型。初始和邊界條件：設定燃燒環(huán)境的初始狀態(tài)和邊界條件。輸出控制：定義結果輸出的頻率和格式。#KIVA輸入文件示例

#控制參數

CONTROL_PARAMETERS

TIME_STEP=0.001

MAX_TIME=1.0

END

#幾何和網格信息

GEOMETRY

DIMENSIONS=2

GRID=100100

END

#物理和化學模型

PHYSICAL_MODELS

TURBULENCE_MODEL=K_EPSILON

CHEMICAL_MODEL=GRI_MECH

END

#初始和邊界條件

INITIAL_CONDITIONS

TEMPERATURE=300

PRESSURE=101325

END

#輸出控制

OUTPUT_CONTROL

WRITE_INTERVAL=0.01

OUTPUT_FORMAT=VTK

END這個示例展示了KIVA輸入文件的基本結構，包括控制參數、幾何和網格信息、物理和化學模型的選擇、初始和邊界條件的設定，以及輸出控制的配置。通過調整這些參數，用戶可以模擬不同條件下的燃燒過程。2KIVA軟件入門2.1KIVA軟件安裝與配置在開始使用KIVA進行燃燒仿真之前，首先需要正確安裝和配置軟件。KIVA是由LosAlamosNationalLaboratory開發(fā)的，主要用于內燃機和燃燒過程的模擬。安裝KIVA通常涉及以下幾個步驟：下載軟件：從官方或授權網站下載KIVA的最新版本。解壓縮：將下載的壓縮文件解壓到指定目錄。編譯源代碼：KIVA以源代碼形式提供，需要使用編譯器（如GCC）進行編譯。配置環(huán)境：設置環(huán)境變量，如PATH和LD_LIBRARY_PATH，以確保系統(tǒng)能夠識別KIVA的可執(zhí)行文件和庫。2.1.1編譯源代碼示例假設你已經下載了KIVA的源代碼，并解壓到了/home/user/kiva目錄下，下面是如何使用GCC編譯KIVA的示例：#進入KIVA源代碼目錄

cd/home/user/kiva

#創(chuàng)建并進入編譯目錄

mkdirbuild

cdbuild

#配置編譯選項

#這里假設使用MPI進行并行化

cmake..-DCMAKE_C_COMPILER=gcc-DCMAKE_CXX_COMPILER=g++-DENABLE_MPI=ON

#編譯源代碼

make

#安裝編譯后的可執(zhí)行文件

makeinstall2.2KIVA用戶界面與操作指南KIVA本身并不提供圖形用戶界面，它主要通過命令行和輸入文件進行操作。用戶需要編輯輸入文件來定義模擬的參數，然后通過命令行運行KIVA。2.2.1運行KIVA示例假設你已經編輯好了一個名為input.k的輸入文件，下面是如何運行KIVA的示例：#進入KIVA的安裝目錄

cd/home/user/kiva/install

#運行KIVA，使用input.k作為輸入文件

./kivainput.k2.3KIVA基本輸入文件結構KIVA的輸入文件是整個模擬的核心，它包含了模擬的所有參數和條件。輸入文件通常由多個部分組成，包括：控制參數：定義模擬的基本設置，如時間步長、終止條件等。網格信息：描述模擬區(qū)域的網格結構。物理和化學模型：選擇使用的物理和化學模型，如燃燒模型、湍流模型等。初始和邊界條件：定義模擬開始時的條件和邊界條件。輸出控制：指定輸出文件的格式和頻率。2.3.1輸入文件示例下面是一個簡單的KIVA輸入文件示例，用于模擬一個簡單的燃燒過程：#KIVA輸入文件示例

#控制參數

CONTROL_PARAMETERS

TIME_STEP=0.001

MAX_TIME=1.0

MAX_ITERATIONS=10000

END_CONTROL_PARAMETERS

#網格信息

GRID

DIMENSIONS=1001001

MIN=0.00.00.0

MAX=1.01.00.0

END_GRID

#物理和化學模型

PHYSICAL_MODELS

BURNER_MODEL=ON

TURBULENCE_MODEL=OFF

END_PHYSICAL_MODELS

#初始和邊界條件

INITIAL_CONDITIONS

TEMPERATURE=300.0

PRESSURE=1.0

SPECIES=0.00.00.01.0

END_INITIAL_CONDITIONS

#邊界條件

BOUNDARY_CONDITIONS

WALL=0.00.00.01.01.00.0

END_BOUNDARY_CONDITIONS

#輸出控制

OUTPUT_CONTROL

WRITE_INTERVAL=0.1

WRITE_FORMAT=ASCII

END_OUTPUT_CONTROL在這個示例中，我們定義了一個100x100x1的二維網格，模擬時間為1秒，最大迭代次數為10000次。初始條件設定了溫度、壓力和物種濃度，邊界條件定義了一個壁面。輸出控制設定了輸出文件的格式和寫入頻率。通過編輯這些參數，用戶可以定制模擬以適應不同的燃燒場景和研究需求。KIVA的輸入文件結構靈活，允許用戶詳細控制模擬的各個方面，從而進行精確的燃燒過程仿真。3燃燒模型與參數設置3.1燃燒模型的選擇與應用在進行燃燒仿真時，選擇合適的燃燒模型至關重要。KIVA軟件提供了多種燃燒模型，包括但不限于：層流燃燒模型：適用于沒有湍流影響的燃燒過程。湍流燃燒模型：考慮湍流對燃燒的影響，適用于大多數實際燃燒場景。詳細化學反應機理模型：用于模擬復雜的化學反應過程，精度高但計算資源需求大。簡化化學反應機理模型：在保證一定精度的同時，減少計算資源的消耗。3.1.1示例：選擇湍流燃燒模型在KIVA中，可以通過編輯輸入文件來選擇燃燒模型。以下是一個選擇湍流燃燒模型的例子：#在KIVA輸入文件中設置燃燒模型

#選擇湍流燃燒模型

BURN_MODEL=TURBULENT3.2化學反應機理的導入化學反應機理的導入直接影響燃燒仿真的準確性和計算效率。KIVA支持導入詳細的化學反應機理文件，這些文件通常包含反應物、產物、反應速率等信息。3.2.1示例：導入化學反應機理假設我們有一個名為mech.dat的化學反應機理文件，可以按照以下方式在KIVA中導入：#在KIVA輸入文件中導入化學反應機理

#指定化學反應機理文件

CHEM_MECH=mech.dat3.2.2數據樣例：mech.dat文件內容#mech.dat文件示例

SPECIES,3

H2,O2,H2O

REACTIONS,2

H2+0.5O2->H2O,1.0e6,0.0,0.0上述文件定義了三種物質（H2,O2,H2O）和兩個化學反應。3.3邊界條件與初始條件設置邊界條件和初始條件的設置對于仿真結果的可靠性至關重要。邊界條件描述了仿真域與外界的交互，而初始條件則定義了仿真開始時的系統(tǒng)狀態(tài)。3.3.1示例：設置邊界條件在KIVA中，邊界條件可以通過指定邊界類型（如壁面、入口、出口等）來設置。以下是一個設置壁面邊界條件的例子：#在KIVA輸入文件中設置壁面邊界條件

#定義壁面邊界

BOUNDARY,1,WALL3.3.2示例：設置初始條件初始條件包括溫度、壓力、物質濃度等。以下是一個設置初始溫度和壓力的例子：#在KIVA輸入文件中設置初始條件

#定義初始溫度和壓力

INITIAL_CONDITIONS

TEMPERATURE,300.0

PRESSURE,1.0e53.3.3數據樣例：初始物質濃度設置#設置初始物質濃度

SPECIES_CONCENTRATIONS

H2,0.1

O2,0.2

H2O,0.0這表示在仿真開始時，H2的濃度為0.1，O2的濃度為0.2，而H2O的濃度為0。通過上述示例，我們可以看到在KIVA中進行燃燒仿真時，如何選擇和應用燃燒模型，導入化學反應機理，以及設置邊界條件和初始條件。這些步驟是構建準確燃燒仿真模型的基礎，需要根據具體的應用場景和研究目的進行細致的調整和優(yōu)化。4案例研究：內燃機燃燒仿真4.1內燃機燃燒過程分析內燃機的燃燒過程是其能量轉換的核心，涉及燃料噴射、混合、點火、燃燒和排氣等多個階段。這一過程的仿真需要精確的物理模型和計算方法，以模擬燃料與空氣的混合、燃燒反應動力學、熱力學過程以及流體動力學行為。內燃機燃燒仿真通常包括以下關鍵步驟：幾何建模：創(chuàng)建內燃機的三維幾何模型，包括氣缸、活塞、燃燒室等。網格劃分：將幾何模型離散化為計算網格，以便進行數值計算。物理模型設定：選擇合適的流體動力學模型（如RANS、LES）、燃燒模型（如PDF、EGR）、化學反應模型等。邊界條件與初始條件：設定燃料噴射、氣缸壁溫、初始氣體狀態(tài)等條件。求解與后處理：運行仿真，分析結果，如壓力、溫度、污染物排放等。4.2KIVA在內燃機中的應用KIVA（KernelforIntegratedVehicleAnalysis）是一款由美國LosAlamos國家實驗室開發(fā)的開源燃燒仿真軟件，廣泛應用于內燃機燃燒過程的仿真。KIVA能夠處理復雜的燃燒環(huán)境，包括多燃料、多噴射、多燃燒室等場景，其核心優(yōu)勢在于：多物理場耦合：能夠同時模擬流體動力學、燃燒化學、傳熱等多個物理過程。靈活的化學反應模型：支持詳細的化學反應機理，適用于不同類型的燃料。強大的后處理工具：提供豐富的數據可視化和分析功能，便于結果解讀。4.2.1KIVA配置文件示例KIVA的仿真通常通過配置文件來設定，下面是一個簡化的KIVA配置文件示例，用于內燃機燃燒仿真：#KIVA配置文件示例

#文件名：kiva_config.in

#指定仿真類型

SIMULATION_TYPE=IC_ENGINE

#設置幾何參數

GEOMETRY_FILE=engine_geometry.dat

#網格參數

GRID_FILE=engine_grid.dat

#物理模型

EQUATION_OF_STATE=IDEAL_GAS

TURBULENCE_MODEL=RANS

COMBUSTION_MODEL=PDF

#邊界條件

FUEL_INJECTION=YES

FUEL_TYPE=DIESEL

FUEL_INJECTION_FILE=fuel_injection.dat

#初始條件

INITIAL_CONDITIONS_FILE=initial_conditions.dat

#輸出設置

OUTPUT_FILE=engine_results.out4.2.2數據文件解析engine_geometry.dat：定義內燃機的幾何結構，如氣缸直徑、活塞行程等。engine_grid.dat：包含網格信息，用于數值計算。fuel_injection.dat：描述燃料噴射的時間、位置和速度等參數。initial_conditions.dat：設定仿真開始時的溫度、壓力和氣體成分等初始狀態(tài)。4.3內燃機燃燒仿真案例解析4.3.1案例背景假設我們正在研究一款四沖程柴油內燃機的燃燒過程，目標是優(yōu)化燃燒效率，減少污染物排放。使用KIVA進行仿真，可以深入理解燃燒室內燃料與空氣的混合和燃燒行為。4.3.2模型設定幾何模型：氣缸直徑100mm，活塞行程120mm，燃燒室體積根據活塞位置動態(tài)變化。網格：采用非結構化網格，網格數量約100萬。物理模型：選擇RANS模型處理湍流，PDF模型模擬燃燒，使用詳細化學反應機理。邊界條件：在壓縮沖程末期，通過噴油器噴射柴油，噴射壓力200bar，噴射持續(xù)時間2ms。初始條件：氣缸內初始溫度300K，壓力1bar，空氣與燃料比例20:1。4.3.3仿真結果分析運行仿真后，可以分析燃燒室內壓力、溫度隨時間的變化，以及燃燒效率、污染物排放等關鍵指標。例如，通過后處理工具，可以生成燃燒室內溫度分布的等值線圖，如下所示：#溫度分布等值線圖生成命令示例

post_process.py-fengine_results.out-ttemperature-otemperature_contour.png該命令將從engine_results.out文件中提取溫度數據，生成溫度分布的等值線圖，并保存為temperature_contour.png。4.3.4結果解讀壓力和溫度變化：觀察燃燒室內壓力和溫度隨時間的升高，分析燃燒過程的穩(wěn)定性。燃燒效率：計算燃料的燃燒程度，評估燃燒效率。污染物排放：分析NOx、CO等污染物的生成量，評估燃燒過程的環(huán)保性。通過KIVA的仿真，可以為內燃機的設計和優(yōu)化提供重要數據支持，幫助工程師理解燃燒過程的細節(jié)，從而改進內燃機的性能和環(huán)保特性。5案例研究：燃燒室燃燒仿真5.1燃燒室設計原理燃燒室設計是熱能工程中的關鍵環(huán)節(jié)，其性能直接影響到燃燒效率、排放指標和能源利用。設計原理主要包括：燃燒穩(wěn)定性：確保在各種操作條件下，燃燒過程穩(wěn)定，避免熄火或爆燃。燃燒效率：通過優(yōu)化燃燒室結構和燃燒過程，提高燃料的完全燃燒率，減少未燃碳氫化合物和一氧化碳的排放。熱效率：設計合理的熱交換結構，提高熱能的利用效率，減少熱損失。排放控制：通過控制燃燒過程，減少氮氧化物（NOx）、碳氧化物（COx）和顆粒物的排放。結構強度與耐熱性：燃燒室需承受高溫高壓，設計時需考慮材料的耐熱性和結構的強度。5.2KIVA在燃燒室仿真中的應用KIVA是一款由美國LosAlamos國家實驗室開發(fā)的開源燃燒仿真軟件，廣泛應用于內燃機、燃燒室等復雜燃燒系統(tǒng)的仿真研究。KIVA能夠模擬多相流、化學反應、傳熱傳質等過程，是燃燒室設計和優(yōu)化的重要工具。5.2.1KIVA的基本模塊流體動力學模塊：基于Navier-Stokes方程，模擬氣體和液體的流動。化學反應模塊：模擬燃燒過程中的化學反應，包括燃料的氧化、裂解等。傳熱傳質模塊：模擬燃燒過程中的熱量和質量傳遞。顆粒物模塊：模擬燃燒過程中產生的顆粒物的運動和沉積。5.2.2KIVA的輸入文件KIVA的輸入文件主要包括：幾何描述文件：描述燃燒室的幾何結構。物理模型文件：定義流體動力學、化學反應、傳熱傳質等物理模型。初始和邊界條件文件：設定初始狀態(tài)和邊界條件，如溫度、壓力、燃料和空氣的初始分布等。5.2.3KIVA的輸出結果KIVA的輸出結果包括：溫度、壓力、速度場：反映燃燒室內部的熱力學狀態(tài)。化學組分分布：顯示燃燒過程中各化學組分的濃度分布。燃燒效率和排放指標：評估燃燒過程的效率和環(huán)境影響。5.3燃燒室燃燒仿真案例研究5.3.1案例背景假設我們正在設計一款用于小型渦輪發(fā)動機的燃燒室，目標是提高燃燒效率同時降低NOx排放。燃燒室的幾何結構為圓柱形，直徑為10cm，長度為20cm，燃料為航空煤油，空氣通過燃燒室一端以100m/s的速度進入。5.3.2模擬步驟幾何建模：使用KIVA的幾何描述文件，定義燃燒室的幾何結構。物理模型設定：選擇合適的流體動力學模型、化學反應模型和傳熱傳質模型。設定初始和邊界條件：設定燃燒室的初始溫度、壓力，以及燃料和空氣的初始分布。運行仿真：使用KIVA軟件運行仿真，獲取燃燒過程的動態(tài)數據。結果分析：分析仿真結果，評估燃燒效率和排放指標，根據需要調整設計參數。5.3.3示例代碼#KIVA輸入文件示例：幾何描述文件

GEOMETRY{

SHAPEcylinder

RADIUS0.05m

LENGTH0.2m

}

#物理模型文件示例

PHYSICAL_MODELS{

FLOW_MODELlaminar

CHEMICAL_REACTIONSyes

HEAT_TRANSFERyes

}

#初始和邊界條件文件示例

INITIAL_CONDITIONS{

TEMPERATURE300K

PRESSURE101325Pa

}

BOUNDARY_CONDITIONS{

INLET{

VELOCITY100m/s

AIR_FUEL_RATIO15

}

OUTLET{

PRESSURE101325Pa

}

}5.3.4結果分析通過KIVA的仿真，我們獲得了燃燒室內部的溫度、壓力和化學組分分布。分析結果顯示，燃燒效率達到了98%，NOx排放量為50ppm，低于設計目標的60ppm。然而，CO排放量略高，為100ppm，需要進一步優(yōu)化燃燒室設計，如調整燃料噴射策略或增加二次空氣供給，以降低CO排放。通過上述案例研究，我們可以看到KIVA在燃燒室燃燒仿真中的強大應用能力，它不僅能夠幫助我們理解燃燒過程的細節(jié)，還能夠指導我們進行燃燒室的設計和優(yōu)化，以達到更高的燃燒效率和更低的排放指標。6高級KIVA應用技巧6.1網格細化與優(yōu)化策略在燃燒仿真中，網格的質量直接影響到計算的準確性和效率。KIVA軟件提供了多種網格細化與優(yōu)化策略，以適應不同燃燒場景的模擬需求。6.1.1網格細化網格細化是指在仿真區(qū)域中對某些關鍵區(qū)域進行更細的網格劃分，以提高這些區(qū)域的計算精度。例如，在燃燒室的噴嘴附近，由于燃料噴射和混合過程的復雜性，通常需要更細的網格來捕捉這些細節(jié)。6.1.1.1示例代碼#KIVA網格細化示例

#假設使用KIVA的預處理器進行網格細化

#導入KIVA預處理器模塊

importkiva_preprocessoraskp

#定義網格細化區(qū)域

refinement_area={

'x_min':0.0,

'x_max':0.1,

'y_min':0.0,

'y_max':0.2,

'z_min':0.0,

'z_max':0.3,

'refinement_level':3

}

#創(chuàng)建網格

mesh=kp.create_mesh(domain_size=(1.0,1.0,1.0),base_resolution=1)

#應用網格細化

mesh=kp.refine_mesh(mesh,refinement_area)

#輸出網格信息

mesh_info=kp.get_mesh_info(mesh)

print(mesh_info)6.1.2網格優(yōu)化網格優(yōu)化旨在減少計算資源的消耗，同時保持計算精度。這通常通過調整網格的形狀和大小，以及在非關鍵區(qū)域使用較粗的網格來實現。6.1.2.1示例代碼#KIVA網格優(yōu)化示例

#假設使用KIVA的預處理器進行網格優(yōu)化

#導入KIVA預處理器模塊

importkiva_preprocessoraskp

#創(chuàng)建初始網格

mesh=kp.create_mesh(domain_size=(1.0,1.0,1.0),base_resolution=1)

#定義網格優(yōu)化參數

optimization_params={

'target_resolution':0.05,

'tolerance':0.01,

'max_iterations':10

}

#應用網格優(yōu)化

mesh=kp.optimize_mesh(mesh,optimization_params)

#輸出優(yōu)化后的網格信息

mesh_info=kp.get_mesh_info(mesh)

print(mesh_info)6.2多物理場耦合仿真KIVA軟件支持多物理場耦合仿真，這意味著可以同時模擬燃燒、傳熱、流體動力學等多個物理過程，以獲得更全面的燃燒系統(tǒng)行為理解。6.2.1示例代碼#KIVA多物理場耦合仿真示例

#假設使用KIVA進行燃燒和傳熱的耦合仿真

#導入KIVA仿真模塊

importkiva_simulatorasks

#定義燃燒和傳熱參數

burning_params={

'fuel_type':'methane',

'oxidizer_type':'air',

'ignition_type':'spark'

}

heat_transfer_params={

'convection_coefficient':100.0,

'radiation_coefficient':0.5,

'boundary_temperature':300.0

}

#創(chuàng)建仿真模型

model=ks.create_model(burning_params,heat_transfer_params)

#運行仿真

results=ks.run_simulation(model)

#輸出仿真結果

print(results)6.3KIVA仿真結果的后處理與分析KIVA仿真完成后，結果的后處理和分析是理解仿真輸出的關鍵步驟。這包括數據可視化、統(tǒng)計分析等，以幫助解釋燃燒過程的動態(tài)行為。6.3.1示例代碼#KIVA仿真結果后處理與分析示例

#假設使用Python的matplotlib庫進行結果可視化

#導入必要的庫

importmatplotlib.pyplotasplt

importkiva_postprocessoraskp

#加載仿真結果

results=kp.load_results('simulation_results.kiva')

#提取溫度數據

temperature_data=results['temperature']

#創(chuàng)建溫度分布圖

plt.figure()

plt.imshow(temperature_data,cmap='hot',interpolation='nearest')

plt.colorbar()

plt.title('溫度分布')

plt.xlabel('x軸')

plt.ylabel('y軸')

plt.show()以上示例代碼和數據樣例展示了如何在KIVA軟件中應用網格細化與優(yōu)化策略，進行多物理場耦合仿真，以及如何對仿真結果進行后處理與分析。這些技術是高級KIVA用戶提高仿真精度和效率的重要工具。7實踐操作：KIVA仿真項目實施7.1項目規(guī)劃與需求分析在啟動KIVA燃燒仿真項目之前，項目規(guī)劃與需求分析是至關重要的第一步。這一步驟確保了仿真目標的明確性，以及仿真模型的適用性和準確性。7.1.1目標設定明確仿真目的：例如，研究發(fā)動機內燃燒過程，優(yōu)化燃燒效率，減少排放等。確定仿真范圍：是整個發(fā)動機系統(tǒng)，還是特定的燃燒室部分？7.1.2需求收集物理現象：需要模擬的物理現象，如湍流、化學反應、傳熱等。數據需求：輸入數據，包括幾何結構、材料屬性、初始和邊界條件等。性能指標：仿真結果需要達到的性能指標，如燃燒效率、排放水平等。7.1.3資源評估計算資源：評估所需的計算能力，包括CPU、內存和存儲。軟件工具：確認KIVA版本及其支持的模塊。人員技能：團隊成員的技能和經驗，是否需要額外的培訓或支持。7.1.4時間規(guī)劃項目里程碑：設定關鍵的項目完成節(jié)點，如模型建立、參數調整、仿真運行等。迭代周期：確定仿真結果分析和模型優(yōu)化的周期。7.2模型建立與參數調整7.2.1幾何模型創(chuàng)建使用CAD軟件創(chuàng)建發(fā)動機的幾何模型，然后將其導入KIVA中。例如，使用Gambit或AnsysICEM創(chuàng)建網格。#假設使用Gambit創(chuàng)建網格

gambit-batch-inputengine_geometry.gmb7.2.2物理模型設定在KIVA中設定物理模型，包括流體動力學模型、燃燒模型、傳熱模型等。#KIVA輸入文件示例

#設置湍流模型

TURBULENCE_MODEL='k-epsilon'

#設置燃燒模型

COMBUSTION_MODEL='CHEMK