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Large eddy simulation techniques to simulate and c ontrol by design cyclic variability in otto cycle engines

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Verbesserte Nachhaltigkeit des Verkehrs

Der PRISM-Algorithmus wurde entwickelt, um eine verlässliche Modellierung der chemischen Abläufe innerhalb von Motoren zu ermöglichen. Durch diesen Algorithmus konnte eine ungeahnte Ersparnis bei der Rechenzeit erreicht werden.

Klimawandel und Umwelt

Mit dem Ziel, die Menge von Treibhausgasen und anderen Schadstoffen, die von Fahrzeugen ausgestoßen werden, zu verringern, konzentrierte man sich im Rahmen des LESSCO2-Projekts auf die Erforschung der diskontinuierlichen Verbrennung bei Ottomotoren. Eine effektive Kontrolle der zyklischen Schwankungen bei diesen Motoren kann zu Verbesserungen beim Motorenwirkungsgrad und zu einer Verminderung des Schadstoffausstoßes führen. Darüber hinaus sind Schwankungen von Zyklus zu Zyklus der Grund für Einschränkungen des Anwendungsbereichs neuer Konzepte wie zum Beispiel Motoren mit homogener Kompressionszündung. Da keine geeigneten Programme zur Berechnung von dreidimensionalen Problemen mithilfe der numerischen Strömungsmechanik zur Verfügung standen, wurden Phänomene bezüglich der diskontinuierlich arbeitenden Motoren noch nicht ausreichend untersucht. Hierdurch motiviert wurde im Verlauf des LESSCO2-Projekts ein innovatives Werkzeug für die Entwicklung von diskontinuierlich arbeitenden Motoren entwickelt. Das Werkzeug ermöglicht die Vorhersage der Auswirkungen dieses Betriebs auf den Wirkungsgrad der Energieumwandlung und den damit zusammenhängenden Ausstoß von Schadstoffen. Die Wissenschaftler haben die Methode der Large Eddy Simulation (LES) angewendet, um Effekte im Verbrennungsraum der Motoren, hervorgerufen durch die unstetige Verbrennung, in die Berechnung zu integrieren. Eines der wichtigsten Ergebnisse dieses Projekts umfasst die Integration von realitätsnahen chemischen Vorgängen bei der Kompressionszündung in die dreidimensionale numerische Simulation der Strömungsmechanik. Der PRISM-Algorithmus ermöglicht die intelligente und schnelle Tabellierung chemischer Abläufe, indem eine automatische Mechanismenreduktion mit einer Lösungszuordnung gekoppelt wird. Diese Methode wurde erfolgreich in ein einfaches stochastisches Reaktormodell zur Simulation des Motorklopfens implementiert, indem ein kinetischer Mechanismus für Mischungen von n-Heptan und Isooktan verwendet wurde. Weitere Informationen über die Projektarbeit erhalten Sie unter: http://project.ifp.fr/lessco2

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