Сжигание на химическом уровне: программное обеспечение и инженерные услуги от реакции Дизайн для анализа процесса горения
Как выбросов, мощность и экономичность двигателя ожиданий увеличения расходов на топливо растет, а тенденция к альтернативных видов топлива растет, инженеры рассматривают до мельчайших деталей для разработки чистых возможных процессов горения. Для этого процесса сгорания в настоящее время анализируется на химическом уровне, а также Сан-Диего, Калифорния основе реакции Дизайн Продукты разработаны для содействия этому процессу.
"Цель Реакция дизайна заключается в создании продукта, который позволяет транспортной и энергетической промышленности для разработки чистых возможных систем сгорания с собой всеобъемлющий и простой в использовании набор программного обеспечения для моделирования инструментов, химических моделей и консультационные услуги", сказал Берни Розенталь, главный исполнительный директор Реакция дизайн. "Большинство компаний, с которыми мы работаем сосредоточены на горение, и, как следствие хочу, чтобы выяснить, как использовать топливо более эффективно, и как свести к минимуму выбросы, связанные с этим процессом".
[Иллюстрация опущены]
Реакция Дизайн была основана в 1995 году и получила эксклюзивные права на CHEMKIN программного обеспечения Лаборатории Sandia National в 1997 году. Он представил модуль кинетики CFD в 2000 году, а в 2002 году компания представила свою первую модель двигателя внутреннего сгорания для CHEMKIN Он создал свой текущий коллективного руководства в 2005 году. В 2006 году CHEMKIN 4,1 пакет был представлен, и компания также образуются его Модель топлива консорциума.
"Мы считаем, что многое из того, факторы, влияющие на развитие двигателей внутреннего сгорания в химические реакции," сказал Розенталь. "Химические реакции, нужно сделать все, от эффективности использования топлива, чтобы проблемы со стабильностью горения и что можно сделать с точки зрения постного мяса с богатым стратегии сгорания. Если вы посмотрите на выбросы, промышленность действительно начала сосредоточиться на твердых частиц и эффективности.
"Нормам по эмиссии продолжают прокладывать свой путь в закон по всему миру на легких и тяжелых двигателей всех типов. Они являются более жесткими, и они охватывают несколько видов выбросов, а также. Это то, что я называю части на миллион становится частей на миллиард.
"Мы сейчас в точке, где только что просто с помощью эмпирических методов, которые мы использовали раньше, не собираюсь давать инженеров точности необходимо понять, что выходит из двигателей. Это считается для твердых частиц, N [O.sub. х], CO и все для C [O.sub.2], а беспокойство по поводу глобального потепления, растет. Что меняется, так это способность дизайнера использовать оценки или урезанная модели, которые не включают в себя все подробную информацию ".
[Графика опущены]
Моделирование становится все более важной частью процесса разработки в камере сгорания. Цель состоит в максимизации эффективности и мощности при сведении к минимуму выбросов. При симуляции CFD, последствия дизайн инжектора и места горения и геометрия может быть определена. Тогда испытания проводятся для определения выбросов, устойчивость горения топлива и эффектов. Однако, по реакции Дизайн, растет разрыв в документооборота между CFD моделирования и тестирования, которые не могут быть проигнорированы. Здесь свою продукцию вступают в игру.
CHEMKIN 4,1 программный пакет предназначен в качестве самостоятельной программы для решения сложных задач химической кинетики с помощью моделирования. Это позволяет инженерам интегрировать чистых технологий в конструкции камеры сгорания и модели результатов. Программа состоит из строгого в газовой фазе и кинетики газовых химических поверхности в различных моделей реакторов, которые могут быть использованы для представления определенного набора систем интерес.
"CHEMKIN наш флагманский продукт", сказал Розенталь. "В основном это инструмент, который позволяет для визуализации химических реакций. Он допускает, что для руководства визуализации дизайна атрибуты, которые являются причиной модернизацией системы сжигания сегодня. Эти атрибуты химического вещества в природе".
Новые CHEMKIN 4,1 модуль включает в себя объекты исследования параметров, который обеспечивает инженерам возможность автоматизировать множество трасс и рассмотреть вопрос о последствиях входных переменных. Кроме того, в настоящее время включает в себя все новые пост-процессор, который позволяет выполнение более сложного анализа результатов. Программное обеспечение совместимо с новой частицы модуль слежения, которая отслеживает роста и размера частиц дистрибутивов, таких как рост частиц сажи в камере сгорания.
"Рост частиц имеет особенно важное значение для инженеров, заинтересованных в саже или любых других частиц и несгоревших углеводородов", сказал Розенталь. "Программное обеспечение позволяет тех частиц, которые будут отслеживаться через систему и показывает результаты. Это позволяет инженеру см. различных частей данных и учета давления, температуры, комбинации химических веществ и химии см. внутри задачи горения. "
С помощью моделирования процесса, CHEMKIN может обеспечить более быстрое развитие и тестирование продукции при меньших затратах, с уменьшением воздействия на окружающую среду, сообщает компания.
Кинетика модуль принимает решатели из программного обеспечения CHEMKIN и преобразовывает их в программу CFD моделирования в обоих переходных и стационарных ситуаций. Это дает инженерам возможность расширить свой анализ химически реагирующих систем в полной трехмерной CFD в геометрически сложных систем.
Кинетика доступен для многих платформ и как плагин для независимых производителей программного обеспечения, включая пакеты Fluent, Star-CD, а теперь GT-Power.
"Мы имели регулирования выбросов парниковых газов лет возвращаясь к 1970-1960-х годов", сказал Розенталь. "Так инженеры смогли завершить оценкам от эмпирических знаний - от тестирования и в основном кривой этих испытаний на выбросы. А что они ищут это сочетание меняющегося характера топлива они используют, и количество выбросов что они пытаются регулировать сейчас делает, что практически невозможно сделать.
"Часть того, что мы считаем, инженеры могут использовать наше программное обеспечение сделать, это посмотреть на последствия некоторых из этих новых видов топлива, биологического характера, а также начала, чтобы чувствовать себя за то, что горение выглядит, и будет ли он жизнеспособным до они на самом деле уходят и строить двигатели, сгибать металлические и делать много дорогостоящих испытаний.
"Это всего лишь очень грубая, на высшем уровне взгляд на это. Если вы посмотрите на все основные виды топлива, дизельное топливо, керосин, бензин, они на самом деле представляют собой сложную смесь кучу различных химических компонентов или химических веществ, и таким образом, чтобы инженеры получили оценки этого с течением времени в основном заложников и с помощью одного компонента (например, н-гептана). И это краеугольный камень, который рушится сейчас. Потому что много эффектов, которые мы ищем в профили выбросов этих малых частиц строятся из основных эффектов многих компонентов, которые в этой топливной смеси.
"Одна из вещей, которые мы смогли сделать, это принять" снизу вверх ", чтобы положить вместе химии моделей", добавил Розенталь. "Мы считаем, что моделирование сажи и быть в состоянии предсказать, вещи, как несгоревших углеводородов на самом деле ищет основные модели химической кинетики, когда фактическая реакций топлива получить отслеживаться. В тот момент, инженеры могут начать смотреть на образование выбросов, и только после того, см. как эти выбросы расти на протяжении всего процесса горения они могут вернуться и выяснить способ масштабирования, что еще или ликвидации выбросов.
"И это на базовом уровне, мы считаем, что потребление на выхлоп моделирования потока молекул, что он должен отслеживать все путем смешивания и турбулентного процесса горения, что происходит в любой из этих систем. Мы видим, что есть часть, которая в настоящее время падает, что невозможно точно предсказать последствия химии все, что происходит ".
Модель нового топлива консорциума (MFC), авторами которого Реакция Дизайн, была введена, чтобы помочь в этом процессе и компаний-членов, которые
включить двигатель производителей, производителей и нефтяных компаний. Этот консорциум возникла из необходимости улучшения модели и инструменты, которые более точно представляют собой "реальную" топлива. CFD инструменты самостоятельно не может точно моделировать подробную кинетика, по данным компании.
"Большинство моделей, используемых сегодня являются" установлены к эмпирическим данным и не могут быть надежно использованы для различных условий ", сказал Розенталь. "Это привело к необходимости" реального "топлива модели, которые могут быть использованы в широком диапазоне условий эксплуатации".
MFC основное внимание уделяется развитию топ-оф-линии коммерческих программных инструментов, которые позволяют анализа и прогнозирования реальных последствий химии в практической моделирования двигателя, в дополнение к генерации суррогатных моделей для реального топлива и проверки суррогатных моделей, а также создания надежной базы данных "сертифицированные" моделей.
