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美国ansys流体动力学解决方案

ANSYS FORTE真实燃料化学CFD加速清洁内燃机设计软件

发布时间: 2017-06-29 17:51 
 概述

FORTE CFD包是******一款结合了CHEMKIN-PRO求解器技术的内燃机CFD仿真工具包——CHEMKIN-PRO求解器是进行气相和表面化学反应的黄******准。要******的预测点火和排放,需要利用化学反应求解器处理非常详细的化学反应,而传统的发动机燃烧CFD仿真工具计算速度很慢,FORTE含有多组分燃烧模型并结合复杂的喷雾动力学,可以在短时间内完成详细化学的计算。FORTE能够对几乎任意燃料的内燃机进行稳健并******的计算,帮助工程师实现清洁燃烧、高效、任意燃料内燃机的快速设计。

 

支持的内燃机仿真应用包括:

  • 点燃式内燃机天然气,GDI及传统气道喷射
  • 柴油机重型机车,乘用车,发电设备及船用柴油机
  • 双燃料内燃机
  • 四冲程及两冲程
  • HCCI
  • 预混和部分预混内燃机 

FORTÉ CFD主要优势

  • 嵌入了CHEMKIN-PRO求解器技术,提高了内燃机性能仿真的计算速度
  • 真实的多组分燃油蒸发模型能够******燃料物理性质和化学模型的一致性
  • ******的喷雾模型极大地降低了对网格和时间步长的依赖性
  • 能够追踪碳烟颗粒的形成,增长,凝结及氧化的过程
  • 全自动网格生成,避免了人工处理网格消耗大量时间

功能特色

燃烧仿真更快速、******

为了更高效的设计出经济性好、低排放的新型内燃机,并降低研发成本和周期,必须进行有效的燃烧仿真。其他的CFD工具不能及时的处理上百种化学组分,真实的预测内燃机的燃烧性能。为了满足研发周期的需要,往往会牺牲一些关键的化学信息,而用经验或者极度简化的模型替代。这种方法需要对模型的一些常数进行标定,这***依赖于试验和使用者的经验才能得到可接受的结果FORTÉ CFD工具包能够兼顾计算时间和计算精度,使工程师能更关注于创新和新产品的探索。

柴油机扇形区域仿真-喷油开始时刻的喷雾液滴显示

详细的燃料化学机理******的预测发动机的排放性能

真实的化学动力学

FORTÉ 嵌入的CHEMKIN-PRO求解器技术能够在正确的时间获得正确的结果,可以在仿真时使用更大、更******的燃油模型,而计算时间与精度较差的简化模型差不多。CHEMKIN-PRO求解器技术是化学动力学仿真的黄金准则,采用了很多创新及专有技术来获得************的计算速度: 

  • ******的动网格分组技术:使用******的搜索技术将动力学条件类似的网格进行分组,大大减少了重复计算的时间。 
  • 动态自适应化学求解器:自动进行任意网格和任意时间步长的动力学计算,只计算那些发生变化的组分和反应路径。该技术与专有的数值分析技术相结合,使得FORTÉ在提供高精度计算结果的同时,数十倍快于传统的CFD求解器。

******的喷雾模型

FORTÉ CFD 工具包内有业内******的喷雾模型,使得喷雾的物理性质与燃料的化学性质一致。喷雾模型包含考虑气蚀影响的喷嘴流模型; 液滴破碎模型;气体喷射模型;液滴碰撞模型以及多组分燃油蒸发模型。FORTÉ提供的仿真模型,无需加密网格***可以获得很好的喷雾模拟。增强的模型精度减少了用于标定的时间和精力。 

碳烟排放和发动机爆震仿真

******的化学动力学模型能够预测工况和燃料变化对发动机爆震、碳烟排放、和PM尺寸的影响,这些对于传统CFD软件来说相当复杂。 

FORTÉ CFD工具包使用CHEMKIN-PRO求解器技术,能够使用******的碳烟化学模型追踪碳烟颗粒的生成,增长和凝结。软件包内置了颗粒追踪模型,能对平均颗粒尺寸和数密度进行局部的、动态的预测,FORTÉ还能处理复杂的化学模型,而不会增加计算时间,这样***能计算工况变化对爆震强度的的影响,如发动机增压,点火时刻,EGR率和燃油等。虚拟压力传感器能够捕捉爆震产生的压力波动。

采用******的化学机理捕捉碳烟的变化趋势

全自动网格生成

FORTÉ CFD包含了自动网格生成器,减轻了用户划分网格的负担。还能对几何的改变进行快速分析,如燃烧室形状,缸径,气门角度等。FORTÉ的自动网格特征(专利申请中)生成的网格不会引入数值误差或者增加计算时间,能够光顺并稳健的实现网格运动,******的处理活塞和气门的运动。气门和气门座之间的间隙处自动细化,更******的计算该处的流动。

 此外,可以导入第三方工具如ANSYS ICEM-CFDKIVA-3V划分的网格,为设计者提供了******的灵活性。

发动机几何自动生成网格

图像处理技术

FORTÉ CFD 工具包具有全面的图像显示工具,能根据内燃机设计师的需要快速显示计算结果,不需要单独的工具收集、整理和查看结果。FORTÉ Visualizer提供: 

  • 创建云图,等值线,切片和3-D动画,生成报告和演示文稿
  • 易导入实验数据,自动转换单位,对参数化研究的结果进行快速对比。