包括的な燃料サポート
CD-adapco と DigAnaRS では汎用詳細化学を導入しており、DARS 化学反応解析統合エンジニアリングツールで開発された化学メカニズムが STAR-CD の燃焼モデルでご利用いただけます。
  • Fuel modeling process coupling DARS to STAR-CD combustion models
  • Diesel combustion simulated with the ELSA and ECFM-CLEH models
  • Schematic of 2-component evaporation and mixing. Components may result from evaporation of a mixed fuel, e.g. E10, B20 or introduced as 2 separate fuels. Chemistry mechanism of the combined multicomponent mixture accounts for full composition spectrum.
  • Summary of STAR-CD and es-ice capabilities : to keep pace with developments in engine technology, CD-adapco is continuously developing the software to add new capabilities and functionality

燃料および燃料化学の詳細モデリングは多くの理由から重要性を増しています。まず、陸上輸送におけるエタノール混合燃料やバイオ混合燃料が世界中で伸びていることが挙げられます。また膨大な埋蔵量を持つ天然ガスは、その低公害特性からも発電や海岸近くの海洋用途に理想的な候補となっています。これに加えて燃焼モデリング、特に排出予測にはますます正確性が求められることより、燃料の表現に詳細化学反応が活用されるようになっています。

これに対応するため CD-adapco と DigAnaRS では汎用詳細化学を導入しており、DARS 化学反応解析統合エンジニアリングツールで開発された化学反応メカニズムが STAR-CD の燃焼モデルでご利用いただけます。火炎構造と乱流の化学反応を明示的に認識し、広範に渡る検証を経てきた燃焼モデルの枠組みに詳細化学反応を組み込むことには大きなメリットがあります。

使用する燃焼モデルに応じて詳細メカニズムまたは縮小メカニズムのいずれかを用い、ライブラリベースと進行中の化学反応の両方を活用します。セル単位で解析を実施するユーザーは、セルクラスタリング技法を用いて計算時間を短縮することができます。ライブラリベースのメリットは、複雑な化学反応を燃料ごとに 1回だけ実施し、その後多次元のルックアップテーブルとして使用することで、実行時間を大幅に節約できることにあります。

DigAnaRS との連携により、DARS のライセンスを用いて増大する各種燃料の詳細化学メカニズムとライブラリを利用することができます。独自の化学反応メカニズムを利用したいユーザーは DARS を直接使い、サポート対象の燃焼モデルに必要なすべての情報を生成することができます。

ECFM (Extended Coherent Flamelet Model) モデルは、ディーゼル、ガソリン、ガス燃料エンジンのシミュレーションにおける予混合、拡散、均一自着火の燃焼形態に幅広く利用されます。

ディーゼル、ガソリンあるいは DARS を用いて生成したより規模の大きな燃料メカニズムに対し、ECFMモデルは内蔵のライブラリとともにご使用いただけます。主要な燃焼現象に加えて、NOx とすすの排出を高レベルの EGR (排気ガス再循環) を含む幅広い演算パラメータに渡って計算することができます。

ECFM モデルを発展させたモデルが ECFM-CLEH (Combustion Limited by Equilibrium) モデルで、拡散火炎に有効です。ELSA 噴霧モデルと連成し、広範囲に渡る動作条件において、ディーゼルエンジンの燃焼予測が改善することが期待されています。

ECFM モデルに加えて STAR-CD には進行変数モデル (PVM) も組み込まれています。このモデルは火炎の化学反応に Level-Set Method (G 方程式とも呼ばれる) と DARS-TIF (Transient Interactive Flamelet) モデルを組み合わせています。この方法でモデルを組み合わせることで燃焼の予混合/拡散モードを指定する制限が取り除かれ、両方のモードを同じシミュレーション内に共存させることができます。

ECFM-3Z と PVM モデルの両方で、前述のように燃焼プロセスを 2成分の混合物としてモデリングすることができます。ここでは成分 1のすべてと成分 2のすべてを正しく表現する化学メカニズムをモデルで使用できます。

2つの成分の蒸発特性が大きく異なる場合や、ディーゼルのパイロット噴射で動作するガソリンエンジンのように、燃料を別々に投入する混焼エンジンにおいてこの状況を再現する可能性があります。どちらの成分もそれ自体は混合燃料分子であっても構いません。例えばディーゼルとガソリンの両方を同時に必要とする燃焼にこのモデルを用いることができます。

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