解决方案

我们将尽快与您取得联系!
或发送邮件至marketing@atic-cn.cn咨询。
*姓名
*城市
*电话
*邮箱
*公司
*职位
*需求产品
*研究课题
发动机周边解决方案
发动机附件解决方案
首页 解决方案 汽车行业 发动机 发动机附件解决方案
解决方案概述


燃料喷射和喷雾

燃料喷射和喷雾.png



CONVERGE非常适合模拟燃料喷射和喷雾。它方便的喷雾设置、广泛的燃料喷射选项以及稳健且经过验证的物理模型,使得这些复杂物理过程的模拟既准确又计算效率高。


喷雾设置

CONVERGE有两种液体喷射参数:喷孔和喷喷嘴。喷嘴是一组喷孔。在CONVERGE中,您可以设置局部坐标系,这有助于直观地配置和操纵喷射器内喷嘴的几何形状。在内燃机等应用中,燃料喷雾快速启动、传播和消散,且发生在非常小的空间尺度上。为了动态捕捉喷射过程的重要物理现象,您需要在喷雾周围有高密度的网格。然而,在喷雾远离或在燃料喷射前,您不需要高密度网格。我们的自动自适应网格细化(AMR)技术提供了您需要的网格解析度,分布在您需要的时刻和位置:在喷雾案例中,靠近喷嘴以及沿着喷雾路径。AMR和强大的喷雾模型的结合,使CONVERGE独特地适合帮助您及时获得网格收敛的结果。


燃料喷射

燃烧过程会受到燃料喷雾影响:液滴速度、大小、分布和物理属性。CONVERGE允许您根据特定研究的需求调整燃料喷射模拟的准确度。您可以通过物理模型分析液体燃料的喷射,如团块喷射、喷射分布、可变速率形状、排放系数,以及空心锥和实心锥喷雾。通过适当使用这些模型,您可以准确预测通过喷嘴头部的燃料质量流量。CONVERGE还可以模拟多组分燃料喷雾的混合和蒸发。

燃料喷射.png



物理模型

如果您想实现复杂物理现象的预测性模拟,您需要一系列经过深思熟虑和谨慎实施的物理模型。CONVERGE包含了喷雾过程的最新选项,包括液体雾化、液滴破碎、碰撞和合并、湍流分散和液滴蒸发。

考虑液滴-壁面相互作用。当液体燃料液滴撞击壁面时,它应该发生什么?在CONVERGE中实施的物理模型提供了许多可能的相互作用。液滴可以从壁面反弹、滑动,或形成液膜;如果您愿意,您可以简单地让它消失。

物理模型.png


CONVERGE为您提供了获得所需准确度的灵活性。真实的喷嘴在燃料喷射过程中会发生摆动。使用内置的预定运动程序,CONVERGE可以轻松处理这种运动,AMR自动跟踪喷嘴和喷雾的运动。真实的喷嘴会发生空化,因此CONVERGE已经实施并验证了捕捉喷雾中空化效应的模型。


VOF模型

CONVERGE的体积流(VOF)模型允许您模拟通过喷嘴的流动,并获取详细的输出。这些VOF模拟可以捕捉通过喷嘴的液体流动的空间分布、改变喷射压力的影响、针阀摆动的影响,以及空化的瞬态效应。计算效率很重要,在CONVERGE中,您可以只运行喷嘴的VOF模拟,然后使用这些结果来初始化发动机模拟中的喷雾。这个VOF-喷雾耦合过程允许您在模拟中纳入由空化和针阀摆动引起的注入燃料的空间和时间变化。


合作

通过与领先研究机构的合作以及自身的创新努力,我们确保CONVERGE拥有数据驱动的模型,使您的燃料喷射和喷雾模拟可重复且具有预测性。例如,我们与阿贡国家实验室紧密合作进行喷嘴模拟,并开发新的喷雾模型,我们是桑迪亚国家实验室的喷雾燃烧联盟成员,该联盟提供我们用于验证和改进喷雾模型的实验数据。这些以及其他合作伙伴关系帮助我们将CONVERGE更接近完全预测性的CFD。


排气后处理

重要性

后处理系统对于确保发动机和发电设备的排放符合环境标准至关重要。CFD模拟可以作为快速原型设计过程的一部分,设计出以最大效率和最小维护成本减少NOx、CO和颗粒物排放的系统。后处理系统设计中的三个主要挑战是:最大化催化剂上游流的均匀性、减轻尿素沉积以及提高颗粒过滤器的效率,同时保持低压降。CONVERGE可以帮助您克服所有这些挑战。而且,因为它消除了用户网格生成,并结合了如冻结流场法和具有超循环的对流换热模型等模拟加速技术,CONVERGE能够快速得到结果。


最大化均匀性

SCR催化剂载体上游氨注入的均匀性对于后处理系统的尺寸、成本和NOx减少效率至关重要。CONVERGE可以用更高的时间效率预测催化剂上游不同组分(如NH3和HNCO)的产生和传输。设计变量,如混合器位置、穿孔板和管道配置,可以轻松修改,以了解它们对均匀性和系统压力降的影响,而无需重新网格化。CONVERGE提供了常用的尿素分解方法,包括熔融固体颗粒和多组分,因此您可以选择适合您案例的适当选项。此外,如果测试数据可用,您可以调整反应系数。CONVERGE的冻结流场法和时间平均功能使得具有脉冲喷雾和瞬态液膜的系统能够进行均匀性模拟。

 

SCR入口处的氨分布.png

SCR入口处的氨分布


表面化学

CONVERGE可以解决各种后处理催化剂设备的表面化学,如柴油氧化催化器(DOC)、选择性催化剂还原器(SCR)和稀薄NOx补集器(LNT)等。CONVERGE提供两种类型的表面化学建模。基于区域的表面化学求解器允许用户将催化剂建模为多孔介质,并在多孔介质的每个计算单元中解决表面化学。基于边界的表面化学方法仅在构成催化剂通道的边界上解决表面化学。CONVERGE还可以与1D表面化学工具(如GT-SUITE)耦合。CONVERGE预测的非均匀流速剖面可以导入到1D表面化学工具中以解决表面化学。


比较实验和CONVERGE预测的NOx减少速率。.png

比较实验和CONVERGE预测的NOx减少速率。

比较实验和CONVERGE预测沿LNT通道的NO摩尔分数。.png


比较实验和CONVERGE预测沿LNT通道的NO摩尔分数。




减轻尿素结晶

尿素结晶已被证明对尿素/SCR系统有害,增加了发动机背压并降低了转化效率。CONVERGE可以高效且有效地识别结晶形成的位置。CONVERGE中有一系列稳健的物理模型可用于预测喷雾雾化和蒸发、喷雾-壁面相互作用、液膜传输、壁面传热、尿素分解和沉积物形成等现象。一个有效的尿素沉积模型必须考虑表面温度,这取决于废气的热传递、尿素-水溶液以及向周围环境的热损失。CONVERGE的对流换热(CHT)模型可以预测飞溅和液膜蒸发模型所需的准确壁面温度,以识别可能导致结晶的壁面位置。CONVERGE的CHT模型还提供超循环,可以快速达到统计上的稳态金属温度,而无需缩放金属热容量。冻结流场法可以显著加速液膜发展和沉积物形成建模过程。

CONVERGE的尿素详细分解模型直接解决了液膜中多种尿素沉积产物的质量分数。沉积物固化模型可以与尿素详细分解模型结合使用,从液膜中分离固体沉积物。固体沉积物可以粘附于壁面以模拟积累行为,而液体则自由移动。随着固体沉积物的积累,CONVERGE可以自动调整壁面上的面网格以适应积累。这种壁面网格的移动与局部流解和液膜传输完全耦合。

平板上的液膜厚度.png

平板上的液膜厚度


平板上的固体沉积物厚度。板的表面变形以表示沉积物的堆积.png


平板上的固体沉积物厚度。板的表面变形以表示沉积物的堆积


颗粒过滤器

颗粒过滤器是捕捉发动机产生的碳烟的成熟方法。为了满足日益严格的排放法规,工程师需要不断提高滤除效率并最小化汽油(GPF)和柴油颗粒过滤器(DPF)的压降。与传统的0D/1D方法相比,DPF和GPF的3D CFD建模可以提供更多关于流和压力分布以及壁内基质和基质表面碳烟和碳烟积累剖面的信息。CONVERGE中实施的过滤模型是在CFD中广泛使用的简化数值模型,用于预测过滤效率。该模型使用户能够在微观结构层面修改过滤器设计,以提高碳烟存储和过滤效率。过滤模型还可用于研究各种碳烟、灰烬和催化涂层对过滤器性能的影响。



DPF中在在碳烟累积过程中的压降.png

DPF中在在碳烟累积过程中的压降


DPF中在在碳烟累积过程中的过滤效率.png


DPF中在在碳烟累积过程中的过滤效率


无论您是需要快速获得均匀性数据还是准确的尿素沉积预测,CONVERGE都提供了快速的CFD和准确的模型来支持您的后处理设计。



相关软件
需要服务或支持?
与艾迪捷携手 共筑价值平台