Mehrkomponenten-Blitz-Sieden (Flash Boiling) für die Simulation der Strömung in Kraftstoffdüsen und im Zylinder
Die Simulation der kompletten Ereigniskette – von der Strömung im inneren der Einspritzdüse, über die Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum, der Wandfilmbildung, bis hin zur Verbrennung und Emissionsbildung – ist eine anspruchsvolle Aufgabe, die dank FIRE M 2023 R 1 nun deutlich komfortabler durchgeführt werden kann und dabei noch mehr physikalische Vorgänge berücksichtigt. Alle zugehörigen Simulationen und Simulationsmodelle greifen auf die erweiterte Materialdatenbank zu, die den Umgang mit mehrkomponentigen Ersatzkraftstoffen (auf fossilen Energieträgern basierende, E-Fuels, Bio-Krafstoffe und synthetische Kraftstoffe) ermöglicht. Die aktuellen Erweiterungen des Kraftstoffverdampfungsmodells berücksichtigen auch das Flash Boiling, das beim Einspritzen unter erhöhten Temperaturen auftritt.
Thermolyse- und Hydrolyse-Modell im AVL FIRE™ M Mehrphasen-Modul
Für Dieselfahrzeuge stellt die Emission von Stickstoffoxiden (NOx) eine besondere Herausforderung dar.
Mit diesem neuen Release von FIRE M kann der Zerfall der Harnstoff-Wasser-Lösung auch simuliert werden, wenn gleichzeitig das General Gas Phase Reaction (GGPR)-Modul aktiviert ist, wobei berücksichtigt wird, dass der Thermolyse-Hydrolyse-Prozess im Mehrphasenmodul behandelt wird. Dies verbessert die Vorhersagekraft der Simulationslösung.
Tabellenerstellung für Innermotorische Verbrennungssimulationen mit ECFM-3Z
Die für die Erstellung von Tabellen der laminaren Flammengeschwindigkeit und des Selbstzündungsverzuges erforderlichen Werkzeuge wurden in einen GUI-getriebenen Ablauf gepackt, der im Release 2023 R1 verfügbar ist. Die Tabellen können direkt zur Verbrennungssimulation mit dem ECFM-3Z Modell von FIRE M verwendet werden.
Weitere Highlights von AVL FIRE™ M 2023 R1
UI-basierte Differenzierung von FAME-Projekten: Mit dem Release 2023 R1 wurde der erste Schritt vollzogen, um FAME-Projekte über die graphische Nutzeroberfläche miteinander zu vergleichen.
Modell für Schmelzen und Erstarren: In diesem neuen Release kann der Phasenübergang während des Schmelzens oder Erstarrens eines Mediums im Mehrphasen-Modul von FIRE M simuliert werden.
TABKIN Tabellenerstellung: TABKIN Tabellen können nun auch unter Windows erstellt werden.
1D/3D- Interface: Eine Schnittstelle FIRE M/GT Power (ein Produkt von GAMMA TECHNOLOGIES Inc.) ist nun für FIRE M verfügbar.
Gasmotoren und Motoren mit Zwei-komponenten Kraftstoff
Die neuesten Motormodelle und sowie die Engineering Enhanced Zylindermodelle erlauben es nun, alternative Kraftstoffe zu untersuchen. So ist es möglich, mehrere Kraftstoffe und auch gasförmige Kraftstoffe zu verwenden sowie den Kraftstoff während einer laufenden Simulation zu tauschen.
Engineering Enhanced Zylinder Modelle
Die Engineering Enhanced Benzinzylinder (EEGC) -Komponente wurde um folgende Funktionalität verbessert:
- Die Kraftstoffbehandlung wurde durch die Verwendung des Gas Property Generators verbessert, um die Kraftstoffzusammensetzung nach den Eigenschaften der jeweiligen Kraftstoffdatenblätter festzulegen. So können sauerstoffhaltige Benzinkraftstoffe wie auch verschiedene Zusammensetzungen von gasförmigen Kraftstoffen genau berücksichtigt werden.
- Ein neues Modell zur Simulation der Verbrennung von CNG wurde gemeinsam mit Verbesserungen der Kraftstoffmodellierung eingeführt. Die Modelle für Rohemissionen wurden um ein CNG-spezifisches THC/CH4-Submodell erweitert. In einem Drop-Down-Menü auf der EEGC-Benutzeroberfläche kann nun zwischen Kohlenwasserstoff-Emissionsmodellen für Benzin oder CNG-Verbrennung gewählt werden.
- Mit der Zylinder-Komponente lassen sich nun zwei verschiedene Kraftstoffe (z.B. Benzin und CNG) konfigurieren. Der Kraftstoff kann vor Beginn einer Simulation gewählt werden und es kann auch während einer Simulation auf einen anderen Kraftstoff umgeschaltet werden. Damit lassen sich Bi-Fuel-Applikationen in SiL- und HiL-Umgebungen simulieren, ohne dass das Modell neu gestartet werden muss.
Die Engineering Enhanced Dieselzylinder (EEDC)-Komponente wurde mit zusätzlichen Modellen und Parametern weiter optimiert:
- Bei der Definition des Kraftstoffeinspritzsystems kann nun zwischen zwei verschiedenen Injektortypen gewählt werden, was präzisere Vorhersagen über die eingespritzte Kraftstoffmenge erlaubt.
- Die Einspritzmodellierung, die zwischen den verschiedenen Voreinspritz-, Haupteinspritz- und Nacheinspritzvorgängen differenziert, kann nun für mehr Robustheit über externe Parameter eingestellt werden.
- Das Reibungsmodell wurde verbessert, sodass der Einfluss der Öltemperatur während der Warmlaufphase berücksichtigt wird.
- Der EEDC wurde um ein neues Modell erweitert, um Informationen über eventuelle Fehlzündungen ableiten zu können. Mit dem weiter optimierten Parametrier-Wizard lassen sich nun auch die Maximaltemperatur des Zylinders und die CO-, THC- und Rußemissionen kalibrieren.
Geschleppte Verbrennung und variables Verdichtungsverhältnis:
Die Verbrennungsraum-Komponente wurde um zwei Funktionen erweitert.
- Geschleppte Verbrennung: Der Verbrennungsraum kann nun ohne Verbrennungsmodell simuliert werden. Das Einströmen jeder Art von Gas, seine Verdichtung und sein Ausstoß können isoliert simuliert werden. So lässt sich das Verhalten von Kolbenkompressoren abbilden.
- Variables Verdichtungsverhältnis: Das Verdichtungsverhältnis kann über einen Datenbuskanal gesteuert werden. So lassen sich Motorenkonzepte analysieren.
