AVL-FIRE中文入门教程+AVL-FIRE软件的使用方法
AVL FIRE ESE 模型建立说明
Ese 柴油机模型建立说明安装好avl fire 2008 后，双击桌面图标，打开界面如下：详细请参考：例子 02_CFD-Get-Started_v2008_04_ESE-Tutorials.pdf P13--43 网格详细参数03_CFD-Pre-Post_v2008_02_CFD-Tools-UsersGuide.pdf P43-127求解器参数03_CFD-Pre-Post_v2008_01_CFD-WM-UsersGuide.pdf P261-252选择ESE / Diesel 。
进入如下界面：选择：OK 。
这就是标准发动机模拟的一个模板，我们可以通过修改模板，得到自己需要的模型。
在这里我们先保存一下：file / save as 输入目录和文件名。
保存后软件在所在文件夹内自动创建calculation和mesh 两个文件夹。
Calculation用于存放关于计算的数据，mesh 用于存放网格数据。
序号文件名存放类型备注1 *.flm 网格文件2 *.fip 划分网格时输入的参数3 *.fep 动网格文件fame engine plus4 *.flp 工程文件，包括了网格和求解器设置5 *.fl2 二维结果（平均值）6 *.fl3 三维结果7 *.fla 求解过程监控文件(用记事本打开)模型运行问题首先查看此文件8 *.flb 求解过程监控文件（二进制格式）9 *.ssf 求解器参数设置solver-steering file10 *.ssf% 求解器参数设置的拷贝文件11 *.lock 正在被CFDWM使用的文件12 *.log 日志文件13 Cfdsolver* 执行文件14 *.* 用户生成的其他文件模型参数设置General dataGeneral engine parameter 如图：Engine name 发动机名称（形成报告时以此名称）Engine layout 发动机布置方式<直列，v型>Number of cylinder 气缸数量Bore [m] 缸径（单位为米）Compression ratio 压缩比（如果mesh/compensation volume at 选择了nocompensation volume，即不进行补偿，这里输入的压缩比无效，实际压缩比为气缸网格模型确定的压缩比；）Piston movement specification 如图：Stroke 冲程（灰色表示当前没有激活）Piston displacement function 活塞位移函数Crank radius 曲柄半径【米】Connecting rod length 连杆长度【米】Piston pin offset 活塞销偏移【米】Piston 如图：TDC 上止点间隙距离Create piston from template 使用模板创建活塞模型Import piston 通过导入活塞轮廓线创建活塞模型（可以导入*.dxf格式文件，即CAD画好图后，另存为*.dxf即可。
AVLFIRE中文入门教程AVLFIRE软件的使用方法
A VL-FIRE中文入门教程+A VL-FIRE软件的使用方法流场分析的基本流程（FIRE软件）ID:qxlqixinliang一、网格自动生成.......................................................................................................... 错误!未定义书签。
二、网格划分工具的使用.............................................................................................. 错误!未定义书签。
1、Mesh tools .................................................................................................................. 错误!未定义书签。
2、surface tools ............................................................................................................... 错误!未定义书签。
3、edge tools ................................................................................................................... 错误!未定义书签。
三、网格和几何信息工具.............................................................................................. 错误!未定义书签。
自己总结的avl-fire教程
A VL—Fire 教程——整理+总结1.AVL公司软件基本介绍：(1)发动机性能分析软件：Boost——一维发动机工作过程循环模拟分析计算BOOST应用：BOOST是一个功能强大，截面友好的发动机稳态和瞬态性能分析软件。
它包含下述四个模块：a．BOOST发动机性能分析模块，可以进行l各种发动机草案的对比l针对发动机输出功率、扭矩和燃油消耗的要求进行发动机部件的设计优化，例如进气系统、排气系统、气门尺寸等l优化气门正时和凸轮型线l增压系统的设计l考虑整车特性和驾驶员状况对瞬态性能评价(加速/加载、减速/减载)l燃烧分析工具，对试验测得的示功图进行分析得到气缸的放热率曲线l与优化软件ISIGHT的接口设置，进行发动机性能的优化方案的选择l使用非线性声学分析方法进行消音器的结构优化，这个模块中的消音器与整机进行联合计算，因此得到的是发动机整机在特点工况下的进排气噪音b．BOOST线性声学分析模块：c．BOOST尾气净化装置模块d．BOOST的热网格生成器模块(TNG)Fame——自动网格生成器FAME里基于八叉树过程的自动网格生成工具可实现又快又稳定的网格生成。
网格建立过程的算法对表面质量不敏感。
只要表面的缝隙宽度不超过该处网格的大小，就不会影响网格的自动生成。
FAME也提供了一系列修补工具，可对不符合要求的CAD数据进行修正。
CAD数据一般通过STL接口读入。
体网格则可以SWIFT v2，Nastran，Ideas和Star-CD的格式读入。
网格种类和局部细化策略可由用户选择：可生成六面体，四面体或混合型网格，不同部分的网格可通过一一对应或任意交界面方式连接。
一旦选定网格生成策略，网格建成后带有用户定义的贴体网格层数以确保计算结果的高精度。
FAME Advanced Hybrid这种网格生成工具有自动识别模型大小的功能，能有效地处理局部结构尺寸差别很大的模型，如对于模型的某些比起其它部位要小很多的部位它能自动识别到，并作相应的网格细化。
AVLFIRE基本操作
方法二，工程树中右键选择meshes→Import→同方法一。
Fire软件计算流体采用的是有限体积控制法。在求解运算前，先要形成体积网格单元。划分网格单元的好坏直接关系到计算的精度和计算能否收敛的问题。需要掌握流体力学的基本知识和对软件的熟练程度。
1.3.2 创建网格
Fire中在进行划分网格前，需要创建两种网格单元。一是表面网格单元（surface），同时也是作为边界条件，二是边界线网格（edge meshes）。Fire里面有cell，face，node三种形式的选择单元。
3、双击桌面图标“CFDWM v1.31”运行fire。
第二章 基本操作
1.1 鼠标操作：工作平面内，按住鼠标右键平移网格模型，按住鼠标左键可旋转模型，中键模型放大和缩小。
1.2 用户界面：Fire同多数应用软件相似，fire的界面由工作区、菜单栏、状态栏和应用工具栏组成。界面的左侧为工程树（project），工程树中包括所有创建的网格文件，可以在工程树中加载文件，复制和删除文件等。中间为工作区域，即模型显示区域。界面右侧为应用工具栏，包含了所有针对网格文件进行修改和编辑的命令。
AVL Fire 软件的使用方法
第一章 安装方法
avlfire.iso文件为镜像文件，如果计算机已安装虚拟光驱，可用虚拟光驱直接打开。如果没有安装虚拟光驱，也可直接解压到计算机。
1、运行“setup.exe”文件，自动安装。当提示安装的目录时，修改到想安装的目录。
2、安装完成后，将安装文件目录下的Crack文件夹下的patch文件复制到avlfire安装目录下，双击运行patch文件。
1.3 以intake port为例，介绍fire软件操作流程
Fire也自带pdf格式的用户帮助手册，算例的操作方法，各个应用模块的设计原理等，打开方法：开始→程序→AVL→Fire V8.31→Help Files PDF。
AVL-FIRE求解器的设置
Cell face adjustment: 动量方程的切向扩散项被法向扩散项的值制约 扩散项可表示为: r r2 ⎛r Aj Aj r ⎞ D j = Γφ j r r φ Pj − φ P + Γφ j ∇φ j ⎜ A j − r r d j ⎟ ⎜ Aj d j Aj d j ⎟ ⎝ ⎠
(
)
这意味着画线项的值要被第一项的值制约 这种处理主要用于湍流方程以及能量方程
TM001 10/02
计算多孔介质时, 可以预设很小的通过多孔介质的初始速 度。(这对催化转化器和管摩擦模型的使用是重要的)
Solver FIRE 8.5
2008-6-26 | Page 9
Advanced Simulation Technologies
Discretization 离散
TM001 10/02
TM001 10/02
Solver FIRE 8.5
2008-6-26 | Page 18
Advanced Simulation Technologies
Turbulence models 湍流模型
TM001 10/02
Solver FIRE 8.5
2008-6-26 | Page 19
湍流模型
1000次迭代后, ‘方案 1’ 收敛的残值比 ‘方案 2’低一个量级.
Solver FIRE 8.5
2008-6-26 | Page 6
Advanced Simulation Technologies
Fluid Property and Initial Condition
流体物性和初始条件
TM001 10/02
比k-e模型多15%。 RSM模型：对每个湍流应力分量的求解能准确模拟湍流应力场及其各 相异性。缺点是对计算资源有很高的要求，计算稳定性较差。 TM001 10/02 AVL复合湍流模型 （HTM)： AVL研究发现k-e模型无法准确模拟汽车尾部流动，而应用RSM模型的 瞬态流动分析则能很好模拟尾涡脱落现象。为了结合k-e模型与RSM模 型的优点，提出了AVL复合湍流模型， 其中k-e模型中的Cμ不再是常 数，而通过与RSM模型偶合求得。
AVL Fire 软件的使用方法
A VL Fire 软件的使用方法第一章安装方法avlfire.iso文件为镜像文件，如果计算机已安装虚拟光驱，可用虚拟光驱直接打开。
如果没有安装虚拟光驱，也可直接解压到计算机。
1、运行“setup.exe”文件，自动安装。
当提示安装的目录时，修改到想安装的目录。
2、安装完成后，将安装文件目录下的Crack文件夹下的patch文件复制到avlfire安装目录下，双击运行patch文件。
3、双击桌面图标“CFDWM v1.31”运行fire。
第二章基本操作1.1 鼠标操作：工作平面内，按住鼠标右键平移网格模型，按住鼠标左键可旋转模型，中键模型放大和缩小。
1.2 用户界面：Fire同多数应用软件相似，fire的界面由工作区、菜单栏、状态栏和应用工具栏组成。
界面的左侧为工程树（project），工程树中包括所有创建的网格文件，可以在工程树中加载文件，复制和删除文件等。
中间为工作区域，即模型显示区域。
界面右侧为应用工具栏，包含了所有针对网格文件进行修改和编辑的命令。
1.3 以intake port为例，介绍fire软件操作流程Fire也自带pdf格式的用户帮助手册，算例的操作方法，各个应用模块的设计原理等，打开方法：开始→程序→AVL→Fire V8.31→Help Files PDF。
打开源帮助文件Fire_v83_Examples中intake port例子，对软件的基本操作进行讲解。
1.3.1 文件导入Fire支持“.flm”，“.stl”的网格文件，.stl文件为CAD通用的表皮文件，fire虽然支持三维建模，但是应用较麻烦。
所以可在UG，Pro/E等软件中建模，以stl格式导出，再导入到fire中。
方法一，状态工具栏→（import）→AVL/FIRE/v8.31/exam/903_Intake_Port/Start_ Data目录下的IP_surf_smooth.flm→ok，文件显示在工作区内，工程树中也会显示文件名。
AVL fire简单介绍
AVL-FIRE V2008AVL—Fire 简介Fame——自动网格生成器FAME 里基于八叉树过程的自动网格生成工具可实现又快又稳定的网格生成。
网格建立过程的算法对表面质量不敏感。
只要表面的缝隙宽度不超过该处网格的大小，就不会影响网格的自动生成。
FAME 也提供了一系列修补工具，可对不符合要求的CAD 数据进行修正。
CAD 数据一般通过STL 接口读入。
体网格则可以SWIFT v2，Nastran，Ideas 和Star-CD 的格式读入。
网格种类和局部细化策略可由用户选择：可生成六面体，四面体或混合型网格，不同部分的网格可通过一一对应或任意交界面方式连接。
一旦选定网格生成策略，网格建成后带有用户定义的贴体网格层数以确保计算结果的高精度。
FAME Advanced Hybrid 这种网格生成工具有自动识别模型大小的功能，能有效地处理局部结构尺寸差别很大的模型，如对于模型的某些比起其它部位要小很多的部位它能自动识别到，并作相应的网格细化。
Fire——三维CFD 流体力学模拟分析计算发动机三维流动分析软件可以求解最复杂的进气道流动、内燃机缸内流动和详细的喷雾燃烧现象等。
从而指导优化进气道形状、燃烧室结构、喷射参数和排放物生成的降低等。
该软件是集前处理，求解器和后处理于一体的软件包，在同一界面能实现三维流动分析的全过程, 有非常友好的用户界面。
典型应用：a. 冷却水套冷却水套模拟计算早已列入发动机开发过程的常规计算。
对水套的优化分析包括：如何分区生成网格以便于调整气缸垫孔径大小，快速实现流量分布的优化；近壁网格层数的选取；FIRE 中有预设的针对水套的计算参数模板文件；在准确预测热传导方面，除有对流换热模型，还考虑某些局部的沸腾换热，同时与通用有限元软件可直接耦合以计算出准确的传热和温度场；先进的多相流模块使准确计算冷却水灌注的瞬态过程成为可能，这类模拟分析有助于预测水套中残存气泡的部位，以修改结构排除局部过热的隐患。
AVL_FIR应用精华总结
A VL Fire软件的使用教程点1.Number of closure levels是指的细化程度。
2.●准备stl 文件（Pro/E 模型save as） 0-3 天取决于CAD 模型的好坏● 建立2D 初始拓扑网格 4 天用MSC/Patran 或Hypermesh● 产生3D 初始拓扑网格半天用MSC/Patran 或Hypermesh● 用FAME 完成网格 1 天 AVL FAME● 检查调整网格质量（付体积、雅可比等）半天 AVL FAME● 修正坏单元( 分成四面体单元等方法) 半天用MSC/Patran 或Hypermesh。
这是AVL 进行项目分析时的一个参照时间。
由于后期可能会进行10－20 个改动方案的计算，以便确定最优方案，所以只要在原初始拓扑的基础上稍加改动，便可产生新的优质网格，大大缩减改动方案的网格划分所需时间。
同时由于六面体的计算机资源也占用得少，计算速度也快，大大加快了项目的分析进度。
工程师可把主要时间用于接触定义、边界定义和结果处理等，将精力集中在优化设计方案的分析和筛选上。
可用MSC/Patran 或Hypermesh 做初始拓扑，网格能匀称地跨越几何表面为佳（一般网格节点离表面2mm 左右）.用于EXCITE 悬置振动响应计算的整机网格，控制在1 万单元以内；EXCITE 噪声计算的网格控制在5 万单元以内，可使用与壳单元的联合网格。
静力分析（变形和应力）中，切割出CAD 模型的分析区，比如：可以是半个缸体，也可以是整个机体裙部和油底壳等，由分析目标而定。
根据结构做不同拉伸方向的拓扑，最后完成的网格一般可控制在80-100 万以内。
3.网格质量的检查过程与注意的问题：1】在工作域上选择体积网格。
2】在FH 应用工具栏的info 中选择Checks。
3】Required checks 这一栏里的选项是必须要检查的，选择上所有的选项，如下图所示，在Recommended checks这一栏中是推荐用户进行选择的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
A VL-FIRE中文入门教程+A VL-FIRE软件的使用方法流场分析的基本流程（FIRE软件）ID:qxlqixinliang一、网格自动生成 (2)二、网格划分工具的使用 (5)1、Mesh tools (5)2、surface tools (7)3、edge tools (7)三、网格和几何信息工具 (8)1、网格check (8)2、Geo info (9)四、流场求解求解器的设置 (9)AVL Fire 软件的使用方法............................................................................. 错误!未定义书签。
一、网格自动生成根据电池包内部流场的特点，我们一般使用fame的网格自动生成和手动划分网格，两者相结合基本上能完成网格划分。
对于电池数量较少的模型（如下图）完全可以用网格自动生成功能来实现网格划分。
下面介绍网格自动生成的流程：1）准备面surface mesh和线edge mesh：要求：面必须是封闭曲面，一般FIRE中可以应用的是.stl的文件，在PRO/E,CATIA 等三维的造型软件中都可以生成；与面的处理相似的还要准备边界的线数据2）Hybrid assistant,选择start new meshing，分别定义表面网格define surface mesh和线网格define edge mesh3）然后进入高级选项fame advanced hybrid，在这里定义最大网格尺寸和最小网格尺寸，最大网格尺寸是最小网格尺寸的2^n倍4）选择connecting edge，一般在计算域的进出口表面建立face selection，这样可保证edge 处的网格贴体，否则网格在几何的边角会被圆滑掉，另外还可以保证进出口面的网格方向与气流方向正交，有利于计算的精确性和收敛性。
通过add添加上进出口的selection 即可。
5）点Next进入refinement界面，在refinement界面应当勾选auto refinement，如果在计算域内有需要细化的区域，则在这些区域建立face selection，通过add添加上所建立的selection，同时定义网格细化的尺寸和垂直于此face selection的网格的延伸深度。
6）点击next，进入OGL objects refinement界面，一般不需要定义，在下面的use advanced settings前打勾，激活高级设置选项7）点击next，进入keep/remove cells界面，remove cells可以减少网格生成数量而且对于表面模型有细缝的情况，应当选择remove cells，此项功能相当域FAME Hexa中的keep detail的功能。
点击next进入transformations界面8）此选项的应用可以参考example 中的intake port example 中transformation 的应用，这一功能主要是为了划分间隔距离较小的表面的。
它的原理是先按照transformation 后的表面划分网格，再将这种尺寸的网格压缩和放大等等，保证表面的贴合。
9）点击next，finish进入网格自动划分过程。
二、网格划分工具的使用手动划分网格有多种形式，例如：可以在封闭的面框上生成面网格，再拉伸面网格得到体网格；可以将复杂实体分块，在每一块应用手动拉伸或网格自动生成得到体网格，再将这些分块的网格用Join meshes或Arbitrary connect连接；对于2Dmeshing还可以应用interpolation工具进行手动划分。
下面将对一些重要的工具做解释：1、Mesh tools1）RefineRefine功能用于网格的细化或粗化，Number of closure levels是指的细化程度。
2）Smooth网格的光滑性优化工具3）Modify网格的平移，旋转和镜像等功能的操作4）Enlarge网格拉伸、扫描和旋转的工具，一般是对面网格的操作。
5）Mapping网格映射工具，主要用于生成两体网格相贯部分。
注意：mapping的对象是node selection，mapping的网格一般是表面网格，先在体网格上make surface。
6）Connet网格连接工具，此功能常用。
Join meshes用于两网格贴合处节点位置一一对应的连接，Arbitrary connect用于贴合处节点位置不对应的网格连接。
注意：网格连接操作后，要confirm connect操作，以消除重复的节点或连接面。
2、surface tools1）Surface面生成工具，Make surface可在体网格上抽出面网格；Triangulation可在体网格上生成三角面网格，也可将面网格转化成三角面网格；Center trangulation同上，得到的三角面网格2）Surface checks检查表面网格质量3）Closed Surface用于补面，生成面的线轮廓等。
先Find boundary edges得到空缺面的轮廓，再进入triangulate closed edges选项生成三角形网格的面。
4）Orientate Surface用于更改面网格方向的，一般应保证面网格内外表面方向一致3、edge tools1）Auto edges线网格生成工具，点选面网格，一般选择closed edges，调整合适的参数即可生成2）manip edge可以对局部面网格进行生成边网格操作3）2d meshing四边形网格生成工具，先准备封闭的线网格，再选择row adjustment delay即可生成规则的四边形网格。
三、网格和几何信息工具划分完网格，一般先要检查网格质量，检查通过后才可以进行下一步工作。
1、网格check选择体网格即可激活check选项，所生成的网格应保证required check选项下所有的检查结果为0.2、Geo info检查网格的各个组成成分的数量以及几何表面面积和体积。
同时可以检查节点之间的距离。
四、流场分析求解器的设置（参考舒老师的ppt）1、边界条件入口及出口条件的选择（常规应用）：1）对于风道稳态计算，一般进口用流量，出口用静压或梯度为零；若是瞬态计算，往往进出口都采用压力边界条件，如果计算不易收敛，则建议进出口都采用流量（出口流量的值要改变符号）2）对于冷却水套一般进口定义流量，出口定义静压或梯度为零。
建议是有实测的静压值，这样有助于加快计算收敛。
3）入口处湍流值的给定：一般"turb.ref.velocity"处填入进口平均速度（可根据流量估算）"% of mean velocity"一般填1-10"% of hydraulic diameter"一般填5-10这样Turb.kin.energy及下面两项都会由程序自动算出一般来说，TKE的值大一些对计算收敛有帮助2、流体物性和初始条件流体物性可预设为常量(空气,流体或新物性), 也可用公式定义；如果有组分输运, 物性值会被重新计算… 对于空气和可压缩气体, 初始值被作为物性值, 气体状态方程用于更新三个变量(压力,温度和密度)中定义为0的那个。
如果它们都不为0, 那么密度被更新；所有变量在全场的初始化可通过均匀初始化和势流场初始化来实现；对于瞬态计算，初始条件必须准确给定，因为后续时间步的结果直接受其影响。
4、离散空间离散：计算边界值和导数计算边界值：Extrapolate（外差）and Mirror（镜面对称）Mirror 对于边界网格质量不好的情况更为适用，可作为"默认"选项，计算导数的方法：Least Sq. Fit（最小二乘法）and Gauss（高斯法），Gauss 作为"默认"选项Cell face adjustment: 动量方程的切向扩散项被法向扩散项的值制约，不建议用它作为默认选项因为如果这种限制在很多单元起作用,那么会影响能量守衡。
但是，它对质量不好的网格计算有帮助人工可压缩性（Artificial Compressibility)实现了每个单元采用不同的时间步长，即不容易收敛的单元采用较小的时间步，而易收敛的单元采用较大的时间步，这样松弛因子可以加大5、算法SIMPLE这个算法是从离散的连续方程和动量方程里导出一个压力校正方程SIMPLE和SIMPLEC的差别在于速度的更新方法不同；SIMPLEC 对于松弛因子的依赖较弱, 压力的校正甚至不需要下松弛；SIMPLEC 对于一些压力-速度耦合起的作用较大的应用会得到更好的结果. 而在一些有其他源项的情况下, 如较强的湍流, 喷雾, 燃烧时SIMPLE 法算得会更好，SIMPLE是默认的选项6、湍流模型涡粘性/耗散模型（k-e）：双方程模型，基于Boussinesq假设，隐含湍流是各相同性的，导致对复杂流动的模拟不够准确。
优点是计算稳定性好，对计算资源的要求和花费低。
适合工程应用。
k- f：四方程模型，精度和稳定性都较好，推荐使用，计算时间仅比k-e模型多15%。
7、壁处理标准壁函数Standard wall function复合壁函数Hybrid wall function双层壁函数Two layer wall function近壁处理Near wall approachHybrid wall treatment建议作为'默认选项，与K- -f模型联合使用模型联合使用. 8、壁面热传导标准壁函数Standard wall functionHan-Reitz模型中考虑了边界层中气体密度的变化和湍流Prandtl数的增加9、焓Total enthalpy 是默认选项当温度出现无界解而导致不收敛时, 求解静焓方程会是一个解决方案10、松弛因子稳态计算: URF (mom) =0.6, URF(pres)=0.1, URF(turb)=0.4瞬态计算: URF(mom)=0.6, URF(pres)=0.4, URF(turb)=0.611、差分格式差分格式是由前后网格单元中心(cell enter)的值来计算网格单元面中心点(face center)的值的方法，常用的差分格式有迎风格式和中心差分格式，在计算精度和收敛性之间取得折衷，，采用Blending factor-揉和因子以便在高阶的格式中揉入迎风格式。
揉合因子是介于０和１之间的数，为1表明完全采用高阶格式，为0，则只有迎风格式起作用迎风格式(Upwind)：这是一阶精度的差分格式，无条件收敛，但不适于用在动量方程和连续方程，因为如果网格线与流动方向不一致，该格式会产生数值扩散。