本发明属于燃油箱设计领域，尤其是涉及一种考虑挥发的燃油箱注油过程快速模拟方法。
背景技术：
1、目前大部分长航时的飞机、轮船、车辆等的动力系统均以燃油作为主要能量来源，为获得足够长的航时，上述交通工具都拥有一套燃油储存系统——燃油箱系统。通过燃油箱系统，可以从外界加注足够的燃油，并可为动力系统提供持续的能源供给。燃油加注过程至关重要，是燃油箱设计需要考虑的关键因素。若燃油箱系统设计不合理，将导致燃油加注困难、加注不满、返喷、泄露等后果。为提高燃油加注的效率与安全性，在燃油箱系统的设计阶段，需开展燃油箱加注过程的模拟与分析。
2、燃油加注过程较为复杂，涉及气液两相自由面运动、流动湍流以及受上述因素影响的燃油挥发相变等。目前，关于燃油加注过程的研究，常采用实验和计算流体力学方法(computational fluid dynamics，cfd)方法进行模拟与分析。cfd技术由于其周期短、成本低，已广泛应用于燃油加注过程的研究中。
3、如文献“基于ansys fluent的燃油箱注油分析”基于商业计算流体动力学(cfd)软件ansys fluent环境下燃油箱注油过程的模拟。文献“汽车燃油加注系统cfd仿真分析”利用star-ccm+软件，通过有限元仿真,对某款汽车的燃油加注系统进行仿真模拟，根据流场计算结果对燃油加注提前"跳枪"与"反喷"现象进行分析并提出优化方案。
4、应用于动力系统的燃油，如汽油、煤油等均具有较强的挥发性，目前大部分针对燃油箱加注的模拟，均未考虑燃油的挥发性，主要原因是挥发模型本身较为复杂，常常需要考虑多种因素的影响，目前并没有完全成熟的模型。另一方面，已有挥发模型常常对数值模拟的网格要求极高，在复杂燃油加注系统的模拟中，网格的数量将达到千万甚至上亿量级，计算量大且计算效率低。
5、针对目前燃油箱加注过程，难以模拟燃油的挥发性的问题，亟需设计一种新的燃油箱注油过程模拟方法，在保证模拟精度的同时，降低挥发模拟的耗时，提高模拟效率。
技术实现思路
1、为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种考虑挥发的燃油箱注油过程快速模拟方法，在保证模拟精度的同时，可以大大降低挥发模拟的耗时，提高模拟效率。
2、一种考虑挥发的燃油箱注油过程快速模拟方法，包括：
3、(1)对燃油箱加注系统进行简化，简化后的几何模型包含燃油箱体、加油管、气管、加油嘴和压力监测孔；
4、(2)基于上述简化后的几何模型，对流场域进行网格划分；
5、(3)以非定常纳维-斯托克斯方程作为燃油箱加注过程的仿真流场控制方程，基于vof多相流模型来模拟燃油箱加注过程中的多相流流动；
6、(4)在数值模拟过程中，将燃油箱体的内壁面、加油管的内壁面、气管的内壁面均设置为无滑移壁面边界条件；将加油嘴设置为速度入口，加油嘴入口周边设置为压力出口；同时，在速度入口注入设定比例的燃油与油蒸气，用于模拟燃油挥发造成的影响。
7、优选地，步骤(2)中，对流场域进行网格划分具体包括：
8、对燃油箱体的表面采用结构化网格，平均网格尺寸为3～5mm；对加油管、气管、加油嘴的网格进行局部加密；对燃油箱系统的内壁面处均设置边界层网格。
9、对加油管、气管、加油嘴的网格进行局部加密时，加密的比例为燃油箱体表面平均网格尺寸的20％～50％。
10、进一步地，对燃油箱体的内壁面处设置边界层网格时，第一层边界层网格尺寸为0.05mm～0.1mm，网格的厚度增长率为1.15～1.3，边界层数量为20～30层。
11、优选地，步骤(3)中，非定常纳维-斯托克斯方程的求解采用基于雷诺平均的k-wsst湍流模型。
12、优选地，骤(3)中，所述的vof多相流模型中包含气相与液相，气相为空气与油蒸气，液相为液体燃油；其中液相设为主相，气相设为次相。
13、优选地，步骤(3)中，求解非定常纳维-斯托克斯方程的过程中，空间域离散格式采用二阶迎风格式，时间迭代格式采用隐式非定常方法，时间步长设置为0.001s～0.002s。
14、优选地，步骤(4)中，在模拟的初始化状态下，油箱内充满空气，不含液态燃油与油蒸气；在保证入口燃油质量与真实燃油箱注油一致的前提下，通过设置入口边界条件中油蒸气的比例为5％～20％，模拟不同燃油(汽油、煤油等)加注的挥发过程。
15、进一步地，加注的燃油为汽油时，设置入口边界条件中油蒸气的比例为10％～15％。
16、相对于现有的传统的燃油箱注油过程的数值模拟技术，本发明所提出的模拟方法考虑了燃油挥发对注油过程的影响，大大提升仿真的精度；相比于基于理论挥发模型的复杂建模方法，本发明在保证精度的同时，能大大降低模拟的复杂度，并加快仿真速度，提出了一套能适用于工程的，并考虑挥发效应的燃油箱注油仿真，可应用于燃油箱系统的设计与优化。
1.一种考虑挥发的燃油箱注油过程快速模拟方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的考虑挥发的燃油箱注油过程快速模拟方法，其特征在于，步骤(2)中，对流场域进行网格划分具体包括：
3.根据权利要求2所述的考虑挥发的燃油箱注油过程快速模拟方法，其特征在于，对加油管、气管、加油嘴的网格进行局部加密时，加密的比例为燃油箱体表面平均网格尺寸的20％～50％。
4.根据权利要求2所述的考虑挥发的燃油箱注油过程快速模拟方法，其特征在于，对燃油箱体的内壁面处设置边界层网格时，第一层边界层网格尺寸为0.05mm～0.1mm，网格的厚度增长率为1.15～1.3，边界层数量为20～30层。
5.根据权利要求1所述的考虑挥发的燃油箱注油过程快速模拟方法，其特征在于，步骤(3)中，非定常纳维-斯托克斯方程的求解采用基于雷诺平均的k-w sst湍流模型。
6.根据权利要求1所述的考虑挥发的燃油箱注油过程快速模拟方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的vof多相流模型中包含气相与液相，气相为空气与油蒸气，液相为液体燃油；其中液相设为主相，气相设为次相。
7.根据权利要求1所述的考虑挥发的燃油箱注油过程快速模拟方法，其特征在于，步骤(3)中，求解非定常纳维-斯托克斯方程的过程中，空间域的离散格式采用二阶迎风格式，时间迭代格式采用隐式非定常方法，时间步长设置为0.001s～0.002s。
8.根据权利要求1所述的考虑挥发的燃油箱注油过程快速模拟方法，其特征在于，步骤(4)中，在数值模拟的初始化状态下，油箱内充满空气，不含液态燃油与油蒸气；在保证入口燃油质量与真实燃油箱注油一致的前提下，通过设置入口边界条件中油蒸气的比例为5％～20％，模拟不同燃油加注的挥发过程。
9.根据权利要求8所述的考虑挥发的燃油箱注油过程快速模拟方法，其特征在于，加注的燃油为汽油时，设置入口边界条件中油蒸气的比例为10％～15％。
