使用快速、可擴展的化學求解器在更短時間內(nèi)運行更多解決方案

采用新型自動反應器網(wǎng)絡方法，為燃燒室設計提供快速、精確的排放曲線

確保高效、可擴展的求解器充分利用計算資源

使用模型特定的反應流網(wǎng)格自適應方法，確保獲得精確結(jié)果，同時減少提前構(gòu)建網(wǎng)格的工作量，是火焰瞬態(tài)仿真的理想選擇

使用多時間尺度法進行共軛熱仿真和LES，獲得制造燃燒室內(nèi)襯所需的高保真數(shù)據(jù)

摘要

如今，新一代燃燒系統(tǒng)受到的限制日益增多。鑒于排放法規(guī)層層加碼、市場競爭日益激烈、新型燃料和燃料成分層出不窮，保持企業(yè)競爭力比以往任何時候都更具挑戰(zhàn)性。

此外，增材制造等新技術也為優(yōu)化燃燒室?guī)缀误w創(chuàng)造了無限可能。但是，如果沒有相關經(jīng)驗，工程師將難以應用這些技術。

Sandia Flame-G的LES仿真：溫度場。

無焰甲烷燃燒室瞬態(tài) LES 仿真（作者：Verissimo 等）。其中，黃色表示燃料/ 空氣混合物，綠色表示 NOx 形成區(qū)域。

高保真數(shù)字孿生可以解決這些問題，在產(chǎn)品物理原型出現(xiàn)之前就能進行實驗、設計探索和優(yōu)化。

有效評估燃燒系統(tǒng)性能是當今仿真工具面臨的一項重大挑戰(zhàn)。這些工具必須能夠：

進行高保真分析，以精確評估實際性能。涵蓋所有物理場，例如熱聲噪聲相互作用、多重時間尺度、超低排放生產(chǎn)和新型燃料化學

快速響應并可擴展，以便在實際周轉(zhuǎn)時間內(nèi)以足夠的分辨率運行仿真

進行設計探索。這是滿足復雜設計約束（例如排放曲線）并在性能方面獲得出色競爭優(yōu)勢的必要條件

處理復雜幾何體，以應對新型增材制造技術挑戰(zhàn)

Simcenter STAR-CCM+提供了解決方案

Simcenter STAR-CCM+軟件是一款多功能計算流體力學(CFD)工具，具有全面的多物理場功能。通過單一集成用戶界面，您可以使用一整套耦合物理模型，為實際應用構(gòu)建高保真性能數(shù)字孿生。

西門子工業(yè)渦輪機械有限公司DLE SGT-100?；旌衔锓謹?shù)分布。

Simcenter STAR-CCM+改進了工作流程和功能，使燃燒仿真用戶受益匪淺，例如：

計算機輔助設計(CAD)到解決方案流水線式自動化工作流程，用于復雜新型燃燒室?guī)缀误w仿真

微火焰自動化工作流程，包括微火焰表格生成（例如機械裝置導入以及表格構(gòu)建、集成和分析）

內(nèi)置設計探索，可在運行包絡高度受限的情況下平衡現(xiàn)代燃燒室設計所需的復雜權(quán)衡因素

數(shù)據(jù)聚焦、協(xié)作式虛擬現(xiàn)實等創(chuàng)新數(shù)據(jù)分析工具，可回答可能在哪里形成煙塵等問題，使所有燃燒室設計協(xié)作者（熱傳導團隊、燃燒團隊、機械完整性團隊）能夠開展團隊協(xié)作，進行實時審查、討論和評論

先進的燃燒模型

Simcenter STAR-CCM+根據(jù)最新研究成果提供先進的燃燒模型，確保用戶隨時都能享受出色功能，例如：

將復雜化學方法與湍流火焰閉合相結(jié)合，通過火焰?zhèn)鞑ズ投ㄎ粚崿F(xiàn)精確排放預測

加厚火焰模型，無需過大網(wǎng)格即可實現(xiàn)精確燃燒

反應器網(wǎng)絡模型，用于快速排放研究

復雜的點火模型（例如外加拉伸火花點火模型(ISSIM)和子網(wǎng)格火花），可正確捕捉點火事件

環(huán)形燃氣輪機燃燒室中的瞬態(tài)燃燒LES（其中顯示燃料與空氣混合分數(shù)）。

煤炭燃燒仿真。

速度和性能

為了滿足燃燒市場的嚴格限制，有必要在設計早期進行更多設計迭代，防止在生產(chǎn)中出現(xiàn)代價高昂的問題。Simcenter STAR-CCM+可確保燃燒仿真與用戶的技術高效配合，從而實現(xiàn)這一目標：

先進的專有常微分方程(ODE)化學求解器，無論機制大小如何，都能加快仿真速度。對于傳輸物種超過100個的大型機制，系統(tǒng)會自動使用Simcenter STAR-CCM+稀疏求解器，從而顯著加快計算速度

線性擴展，在基準測試中已證明可達到較高內(nèi)核數(shù)

強大的化學加速技術可進一步縮短運行時間

對大網(wǎng)格數(shù)進行聚類，減少化學計算次數(shù)

針對大型機制的動態(tài)機制還原可減少考慮的化學路徑數(shù)量

針對小型機制的非結(jié)構(gòu)化自適應列表(ISAT)可減少化學計算的數(shù)量，優(yōu)化運行時間

獨特的壓力-隱式算子分裂(PISO)求解器公式可為高保真燃燒大渦仿真(LES)運行提供高效性能

通過特定反應流網(wǎng)格自適應模型，確保只在反應流需要的地方放置單元，從而盡可能減少單元數(shù)量，實現(xiàn)快速運行

將共軛熱傳導與LES燃燒耦合的多時間尺度建模方法，用于實現(xiàn)高精度的燃燒室內(nèi)襯仿真

燃氣輪機燃燒室內(nèi)襯扇形模型中火焰前沿的溫度。