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美國ansys流體動力學解決方案

ANSYS FORTE真實燃料化學CFD加速清潔內燃機設計軟件

發布時間: 2017-06-29 17:51 
 概述

FORTE CFD包是******一款結合了CHEMKIN-PRO求解器技術的內燃機CFD仿真工具包——CHEMKIN-PRO求解器是進行氣相和表面化學反應的黃******準。要******的預測點火和排放,需要利用化學反應求解器處理非常詳細的化學反應,而傳統的發動機燃燒CFD仿真工具計算速度很慢,FORTE含有多組分燃燒模型并結合復雜的噴霧動力學,可以在短時間內完成詳細化學的計算。FORTE能夠對幾乎任意燃料的內燃機進行穩健并******的計算,幫助工程師實現清潔燃燒、高效、任意燃料內燃機的快速設計。

 

支持的內燃機仿真應用包括:

  • 點燃式內燃機天然氣,GDI及傳統氣道噴射
  • 柴油機重型機車,乘用車,發電設備及船用柴油機
  • 雙燃料內燃機
  • 四沖程及兩沖程
  • HCCI
  • 預混和部分預混內燃機 

FORTé CFD主要優勢

  • 嵌入了CHEMKIN-PRO求解器技術,提高了內燃機性能仿真的計算速度
  • 真實的多組分燃油蒸發模型能夠******燃料物理性質和化學模型的一致性
  • ******的噴霧模型極大地降低了對網格和時間步長的依賴性
  • 能夠追蹤碳煙顆粒的形成,增長,凝結及氧化的過程
  • 全自動網格生成,避免了人工處理網格消耗大量時間

功能特色

燃燒仿真更快速、******

為了更高效的設計出經濟性好、低排放的新型內燃機,并降低研發成本和周期,必須進行有效的燃燒仿真。其他的CFD工具不能及時的處理上百種化學組分,真實的預測內燃機的燃燒性能。為了滿足研發周期的需要,往往會犧牲一些關鍵的化學信息,而用經驗或者極度簡化的模型替代。這種方法需要對模型的一些常數進行標定,這***依賴于試驗和使用者的經驗才能得到可接受的結果FORTé CFD工具包能夠兼顧計算時間和計算精度,使工程師能更關注于創新和新產品的探索。

柴油機扇形區域仿真-噴油開始時刻的噴霧液滴顯示

詳細的燃料化學機理******的預測發動機的排放性能

真實的化學動力學

FORTé 嵌入的CHEMKIN-PRO求解器技術能夠在正確的時間獲得正確的結果,可以在仿真時使用更大、更******的燃油模型,而計算時間與精度較差的簡化模型差不多。CHEMKIN-PRO求解器技術是化學動力學仿真的黃金準則,采用了很多創新及專有技術來獲得************的計算速度: 

  • ******的動網格分組技術:使用******的搜索技術將動力學條件類似的網格進行分組,大大減少了重復計算的時間。 
  • 動態自適應化學求解器:自動進行任意網格和任意時間步長的動力學計算,只計算那些發生變化的組分和反應路徑。該技術與專有的數值分析技術相結合,使得FORTé在提供高精度計算結果的同時,數十倍快于傳統的CFD求解器。

******的噴霧模型

FORTé CFD 工具包內有業內******的噴霧模型,使得噴霧的物理性質與燃料的化學性質一致。噴霧模型包含考慮氣蝕影響的噴嘴流模型; 液滴破碎模型;氣體噴射模型;液滴碰撞模型以及多組分燃油蒸發模型。FORTé提供的仿真模型,無需加密網格***可以獲得很好的噴霧模擬。增強的模型精度減少了用于標定的時間和精力。 

碳煙排放和發動機爆震仿真

******的化學動力學模型能夠預測工況和燃料變化對發動機爆震、碳煙排放、和PM尺寸的影響,這些對于傳統CFD軟件來說相當復雜。 

FORTé CFD工具包使用CHEMKIN-PRO求解器技術,能夠使用******的碳煙化學模型追蹤碳煙顆粒的生成,增長和凝結。軟件包內置了顆粒追蹤模型,能對平均顆粒尺寸和數密度進行局部的、動態的預測,FORTé還能處理復雜的化學模型,而不會增加計算時間,這樣***能計算工況變化對爆震強度的的影響,如發動機增壓,點火時刻,EGR率和燃油等。虛擬壓力傳感器能夠捕捉爆震產生的壓力波動。

采用******的化學機理捕捉碳煙的變化趨勢

全自動網格生成

FORTé CFD包含了自動網格生成器,減輕了用戶劃分網格的負擔。還能對幾何的改變進行快速分析,如燃燒室形狀,缸徑,氣門角度等。FORTé的自動網格特征(專利申請中)生成的網格不會引入數值誤差或者增加計算時間,能夠光順并穩健的實現網格運動,******的處理活塞和氣門的運動。氣門和氣門座之間的間隙處自動細化,更******的計算該處的流動。

 此外,可以導入第三方工具如ANSYS ICEM-CFDKIVA-3V劃分的網格,為設計者提供了******的靈活性。

發動機幾何自動生成網格

圖像處理技術

FORTé CFD 工具包具有全面的圖像顯示工具,能根據內燃機設計師的需要快速顯示計算結果,不需要單獨的工具收集、整理和查看結果。FORTé Visualizer提供: 

  • 創建云圖,等值線,切片和3-D動畫,生成報告和演示文稿
  • 易導入實驗數據,自動轉換單位,對參數化研究的結果進行快速對比。

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