Hier geben wir Ihnen einen Überblick über die Highlights der Simulationslösungen in diesem Bereich.
Im Vergleich zu Hubkolbenmotoren bieten Rotationskolbenmotoren ein besseres Leistungsgewicht, lassen sich leichter auf kleinem Raum installieren und arbeiten nahezu vibrationsfrei. Das macht sie zur bevorzugten Lösung für Anwendungen, die von genau diesen Vorteilen profitieren.
Diese Version von AVL CRUISE™ M bietet eine spezielle Rotationskolbenmotor-Komponente. Sie können diese aus der Komponentenbibliothek in den Arbeitsbereich ziehen. Es kann sowohl direkte als auch externe Kraftstoffeinspritzung modelliert werden. CRUISE M erstellt automatisch ein Makroelement, das die Rotorkomponenten enthält, die ihrerseits aus Basisblöcken für Brennkammern, Einlass- und Auslassöffnungen, Leckageströmungen und Einspritzdüsen aufgebaut sind. Der gesamte Satz, der vom Hubkolbenmotor bekannten Verbrennungs- und Schadstoffmodelle kann auch auf den Kreiskolbenmotor angewandt werden.
Ein Installationsbeispiel erleichtert den Einstieg in ein konkretes Kreiskolbenmotorprojekt.
Die Engineering-Enhanced-Cylinder-Komponenten und deren Wizards für Benzin- und Dieselmotoren
wurden um einige Funktionalitäten erweitert:
- Diesel-Wizard: Der Assistent berücksichtigt jetzt die Kraftstoffdichte, wie sie in der Datei mit den Kraftstoffeigenschaften angegeben ist. Diese Erweiterung kommt zu den bereits vorhandenen Kraftstoffeigenschaften wie unterer Heizwert, stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis und Kraftstoffzusammensetzung aus H-, C- und O-Atomen hinzu. Darüber hinaus wurde der Assistent verbessert, um die Bedingungen vor der Verbrennungskammer genauer zu berücksichtigen, konkret, wenn rückgeführtes Abgas vorhanden ist. Die Zusammensetzung des Gases und das Verhältnis von Frischluft und rückgeführtem Abgas, werden nun genau so berechnet, wie sie bei der Modellierung eines vollständigen Luftpfads auftreten. Die Qualität des vom Assistenten gelieferten Ergebnisses wurde verbessert, indem mehr Iterationen während des Optimierungsverfahrens zugelassen werden.
- Benzinzylinder: Das Zylindermodell wurde um zusätzliche Parameter erweitert als Ausgleich zu den einzelnen Verbrennungs-Teilmodellen. Dies sorgt für mehr Flexibilität bei der Parametrisierung einer kerzengezündeten Verbrennung. Der kombinierte Schwellenwert zur Unterscheidung zwischen dem Niedrig- und dem Hochlastteil des Wandwärme- und des Hochdruck-IMEP-Modells ist nun in zwei separate Parameter aufgeteilt. Dadurch kann der Schwellenwert für jedes der Modelle einzeln festgelegt werden, was eine einfachere Parametrisierung der Verbrennung ermöglicht. Darüber hinaus wurden Anpassungen an den Verbrennungsmodellen vorgenommen, um moderne Motoren noch genauer abzubilden.
Um eine Verringerung der Treibhausgasemissionen zu erreichen, wird die Verwendung von kohlenwasserstofffreien Kraftstoffen diskutiert. Die ersten Motoren, die mit Wasserstoff oder Ammoniak betrieben werden, sind bereits in Lastwagen und Schiffen im Einsatz. Je nach Kraftstoffart und Motor-/Fahrzeuganwendung wird der Kraftstoff mit Zündkerzen oder Dieseleinspritzung gezündet.
Nachdem mit dem Stand des Modells ECFM-3Z in 2023 R1 bereits funkengezündete Wasserstoff- (und Ammoniak-) Motoren simuliert werden können, wurde das Modell nochmals erweitert, um mit 2023 R2 nun auch dieselgezündete Varianten simulieren zu können.
Die Verwendung des neuen ECFM-3Z-Modells erlaubt es, diese Simulationen effizienter durchzuführen als die Lösung der typischerweise großen Kohlenwasserstoff-Reaktionsschemata durch den Einsatz des GGPR-Moduls.
Für die Berechnung der Umwandlung von Spezies in Abgasnachbehandlungskomponenten von verbrennungsmotorischen Antrieben werden Modelle zur Lösung heterogener Oberflächenreaktionen benötigt. Diese Modelle werden heutzutage aber auch für die Simulation von Brennstoffzellen und Reformern benötigt. Mit 2023 R2 ist das Modul für heterogene Oberflächenreaktionen in AVL FIRE™ M verfügbar und kann für die oben genannten Anwendungen eingesetzt werden. Neben der Bereitstellung des Moduls wurde es gegenüber dem aus AVL FIRE™ Classic bekannten Stand erweitert, um die Kompatibilität mit dem User Coding Interface (UCI) von CRUISE M zu gewährleisten. UCI ermöglicht die komfortable Definition und Verwendung beliebiger benutzerspezifischer Reaktionsschemata und Transfermodelle.
Mit dieser neuen Version von FIRE M kann das allgemeine Gasphasenreaktionsmodell (GGPR) zusammen mit dem aktivierten Species-Transport mit den Eulerschen Mehrphasenmodellen (sowohl dem Multi-Fluid- als auch dem Volume-of-Fluid-Modell) verwendet werden. Dies ermöglicht beispielsweise die Modellierung der Zersetzung von Urea durch den Thermolyse-Hydrolyse-Prozess unter Verwendung des "Urea Thermolysis"-Massenaustauschmodells im Mehrphasenmodell.