Energico: 燃機燃燒與工業(yè)爐燃燒模擬的革命性軟件
設(shè)計人員在燃燒和排放仿真中由于必須進行反應(yīng)動力學計算,因此始終面臨計算精度和計算時間的矛盾。此前人們通常有反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)和CFD/反應(yīng)耦合兩種方法。
反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò):為了更快的模擬設(shè)計工況,人們通常先采用CHEMKIN的反應(yīng)器搭建一個可以進行詳細反應(yīng)機理計算的工程等效反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)(Equivalent Reactor Networks ERNs)。
圖1 燃機燃燒室流動示意圖
等效反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點:
? 精確模擬各種詳細化學反應(yīng)機理
? 可以確定污染物在各區(qū)的生成情況
等效反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)的缺點:
? 如果手工繪制的話,通常需要數(shù)周時間
? 計算結(jié)果無法直接映射到真實3D幾何空間
CFD/反應(yīng)耦合
圖2 燃機燃燒室CFD計算結(jié)果
CFD/反應(yīng)耦合計算的優(yōu)點:
? 三維空間幾何
? 精確的流場/傳熱分析
CFD/反應(yīng)耦合計算的缺點:
? 簡化的化學反應(yīng)機理
? 數(shù)天至數(shù)周的計算時間
Energico方法:
Energico把反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)方法和CFD方法有機結(jié)合在一起,創(chuàng)造性地提出了自動化反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)這一革命性的燃燒/污染物仿真方法。
? Energico讀入3D CFD計算結(jié)果;
? 依據(jù)空間速度、濃度、溫度梯度分布自動生成空間反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)(ERNs反應(yīng)器個數(shù)由用戶確定);
? 在空間反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)ERNs中,疊加詳細反應(yīng)機理進行計算;
? 將詳細的燃燒/污染物濃度的計算結(jié)果映射到3D 空間幾何,供用戶進行分析。
圖3 Energico計算框架
Energico優(yōu)點:
? 擁有3D 計算的空間精度,詳細機理的化學精度和極高的計算效率
? 將詳細反應(yīng)機理引入到復雜燃燒器的燃燒/污染物計算
? 將3D空間燃燒/污染物計算時間從數(shù)月減少到數(shù)周或者數(shù)天