연소 및 실제 연료 | CD-adapco
종합적 연료 지원
CD-adapco와 DigAnaRS는 일반화된 상세한 화학을 개발하였는데 여기서 DARS 화학 모델링 소프트웨어에서 개발된 화학 메커니즘은 STAR-CD의 연소 모델에서 사용될 수 있음을 보여주었습니다.
  • 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

연료와 연료 화학의 상세한 모델링은 다음과 같은 여러 가지 이유로 인해 점점 중요해졌습니다. 육상 교통을 위한 “E” 및 “B” 연료의 혼합물이 전 세계적으로 증가하고 있습니다. 막대한 양의 천연 가스가 매장되어 있으며 배출량이 적은 그 특성은 전력 발전과 해안 인접 지역의 해양 응용에 이상적이며  마지막으로 연소 모델링의 정확도에 대한 증가 추세의 요구 사항 그리고 특히, 배출량 예측은 그 연료를 대표하는 데 어떤 상세한 화학이 사용되는 지를 결정하게 됩니다.

이를 해결하기 위하여 CD-adapco와 DigAnaRS는 일반화된 상세한 화학을 개발하였는데 여기서 DARS 화학 모델링 소프트웨어에서 개발된 화학 메커니즘은 STAR-CD의 연소 모델에서 사용될 수 있음을 보여주었습니다. 이는 수 많은 검증을 받아 온 연기 구조와 난류 화학 상호작용을 명백히 인식하는 연소 모델의 체계 내에서 상세한 화학을 결합하는 데 확실한 장점이 있습니다.

사용되는 연소 모델에 따라서, 상세한  또는 감소된 메커니즘 중의 하나를 사용하는 라이브러리 기반과 온-더-플라이 화학 모두가 활용됩니다. 셀 클러스터링 기법은 셀 단위로 화학 문제를 해결하기를 원하는 사용자의 계산 시간 절감을 위해 제공되고 있습니다.  라이브러리 기반 방식의 가장 큰 장점은 복잡한 화학 작업이 각 연료에 대해 단 한번만 수행되며 그 이후에는 복수의 참조표로 사용됨으로써 구동 시간을 상당히 줄인다는 점입니다.

DigAnaRS와 함께 사용될 때, 지속적으로 증가하는 연료에 대한 상세한 화학 메커니즘과 라이브러리는 DARS 연료 라이선스를 사용하여 제공되며 또한 자기 자신의 화학 메커니즘을 사용하기를 원하는 사용자에 대하여는 DARS가 지원되는 연소 모드에 대해 요구되는 모든 정보 생성에 직접 사용될 수 있습니다.

모델 중 ECFM (Extended Coherent Flamelet Model) 군은 디젤, 가솔린 그리고 가스 상태 연료를 사용하며 미리 혼합된 확산 및 단일 자동 점화 방식으로 운용되는 엔진의 시뮬레이션에 광범위하게 사용되어 왔습니다.

이 모델은 디젤,  가솔린 또는 DARS를 사용하여 생성된 보다 대폭적인 연료 메커니즘에 대해 내장 라이브러리를 이용하여 사용될 수 있습니다. 주요 연소 이벤트에 추가하여, NOx 그리고 그을음  역할이 높은 단계의 EGR을 포함한 다양한 범주의 매개변수에 걸쳐 계산이 가능합니다.

이 모델에 대한 가장 최근에 개발된 제품은 ECFM-CLEH (Combustion Limited by Equilibrium) 모델인데 이는 확산 불꽃 처리에 그 장점을 제공하고 있습니다. 이 모델에 대한 경험과 ELSA 스프레이 모델을 결합하면 다양한 운용 조건에서 디젤 엔진 연소에 대한 향상된 예측 값을 제시할 수 있습니다.

ECFM 모델 군에 첨가하여, STAR-CD는 또한 Progress Variable Model (PVM)을 포함하고 있는데 이는 후-불꽃 화학에 대한 레벨이 정해진 방법(또한 g-방정식이라고도 불림)과 Transient Interactive Flamelet (DARS-TIF) 모델을 결합하고 있습니다. 이 방법을 통한 모델 결합은 연소에 있어 사전 혼합 또는 확산 모드를 명시해야 하는 제한 요소를 제거하였으며 이 둘 모두는
동일 시뮬레이션에서 함께 존재할 수 있습니다.  

ECFM-3Z와 PVM 모델 모두는 앞에서 언급한 바와 같이 두 가지 성분의 혼합으로써 연소 과정을 모델링할 가능성을 제공합니다. 여기서, 이 모델들은 성분 2의 1%에서 100%까지에 대한 성분 1을 100% 올바르게 나타내는 화학 메커니즘을 가능하게 합니다.  

이 상황은 성분 2의 기화 특성이 완전히 다르거나 디젤 파일럿 분사를 하는 방식으로 운용되는 가스 엔진 같은 연료가 각각 유입되는 이중 연료 엔진의 경우에 발생할 수 있습니다. 성분 중의 하나 (또는 모두)는 각각 복잡한 연료 분자가 될 수 있는데, 예를 들어, 디젤과 가솔린을 동시에 사용하는 연소의 경우가 이 모델을 사용할 수 있습니다.

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