Maximiser les performances et la fiabilité grâce à des composants optimisés

Avantages

  • Maximiser les performances et la fiabilité thermique grâce à des composants optimisés
  • Déterminer la conception optimale de l'architecture de refroidissement du moteur
  • Augmenter la fiabilité des moteurs et du post-traitement
  • Accélérer la mise en température du moteur et du traitement ultérieur
  • Réduire la consommation d'énergie
  • Respecter les exigences en matière d'émissions

Résumé


Avec les exigences accrues en matière de gestion thermique des groupes motopropulseurs, la simulation précise de plusieurs régions solides et fluides à un niveau tridimensionnel est devenue essentielle pour le développement de composants efficaces. Cela est particulièrement vrai pour les problèmes où la distribution de la température et des coefficients de transfert de chaleur n'est pas uniforme, comme dans le bloc moteur, le collecteur d'échappement et les systèmes de post-traitement.
Le logiciel Simcenter™ STAR-CCM+™ vous permet d'évaluer avec précision les performances thermiques de ces sous-systèmes du groupe motopropulseur en exploitant les derniers modèles de physique haute fidélité et les techniques de simulation efficaces pour l'écoulement multiphasique et le transfert de chaleur fluide-solide. L'exploration de la conception intégrée et le couplage avec la simulation du système à l'aide du logiciel Simcenter Amesim™ facilite la conception, la validation et l'intégration efficaces en amont tout au long du processus de développement. En conséquence, la solution Simcenter STAR-CCM+ pour la gestion thermique du groupe motopropulseur permet une économie maximale de carburant et une meilleure efficacité énergétique.

L'utilisation d'une cartographie explicite inter face peut encore améliorer la convivialité et même permettre un CHT multi échelle de temps dans une seule simulation. Cela améliore encore la vitesse de calcul par rapport à l'approche de co-simulation en réduisant le nombre d'échanges fluide-solide. En outre, l'utilisation du Simcenter STAR-CCM+ permet l'analyse CHT à l'aide d'un solveur d'énergie solide basé sur les éléments finis (FE) pour résoudre non seulement le champ de température du solide, mais aussi les contraintes thermiques dans le domaine du solide.
Les applications typiques de cette technologie vont de l'identification des points chauds à la prévention des fissures dues à la fatigue thermique grâce à la mise en place de conditions limites très précises pour la combustion dans le cylindre et l'optimisation du circuit de refroidissement, de la culasse, du piston ou de l'orifice d'échappement et de la conception du collecteur.

Moteur et système d'échappement - Analyse thermique du moteur

L'utilisation du logiciel Simcenter STAR-CCM+ permet au analyste de simuler le comportement thermique du moteur, y compris le cylindre
tête, soupapes, sièges, guides, bloc moteur, joint et pistons.En utilisant une analyse de transfert thermique con- jugée (CHT), le champ de température solide peut être couplé avec les zones fluides du circuit de refroidissement et, en option, le chemin des gaz d'admission et d'échappement, la chambre de combustion et le circuit d'huile. En séparant les problèmes de différentes échelles de temps dans des simulations individuelles couplées à une approche de co-simulation, les durées d'exécution peuvent être réduites de quelques semaines à quelques heures potentiellement. En général, le champ de température et les coefficients de transfert thermique sont
évalué du côté des fluides pour une condition limite jusqu'à ce qu'une est atteint, puis mis en correspondance avec le
autre simulation comme condition limite à l'interface et l'état d'équilibre respectif est obtenu de ce côté.
Ce processus est répété jusqu'à ce qu'un état stable La solution du champ de température est atteint de part et d'autre.

L'état d'équilibre est obtenu de ce côté. Ce processus est répété jusqu'à ce qu'une solution stable du champ de température soit obtenue de chaque côté. Pour la chambre de combustion, on peut considérer les conditions limites résultant des résultats moyens du cycle d'une simulation de combustion dans le cylindre.
L'utilisation d'une cartographie explicite inter face peut encore améliorer la convivialité et même permettre un CHT multi échelle de temps dans une seule simulation. Cela améliore encore la vitesse de calcul par rapport à l'approche de co-simulation en réduisant le nombre d'échanges fluide-solide. En outre, l'utilisation du Simcenter STAR-CCM+ permet l'analyse CHT à l'aide d'un solveur d'énergie solide basé sur les éléments finis (FE) pour résoudre non seulement le champ de température du solide, mais aussi les contraintes thermiques dans le domaine du solide.
Les applications typiques de cette technologie vont de l'identification des points chauds à la prévention des fissures dues à la fatigue thermique grâce à la mise en place de conditions limites très précises pour la combustion dans le cylindre et l'optimisation du circuit de refroidissement, de la culasse, du piston ou de l'orifice d'échappement et de la conception du collecteur.

Chambre combustion

Outil de calcul de la moyenne du cycle
Pour un moteur holistique intégré de simulation thermique, l'outil de moyenne de cycle est disponible en tant que complément gratuit au Simcenter STAR-CCM+. Il combine systématiquement le travail effectué par les simulations de sous-systèmes fluides individuels dans un environnement de simulation unique pour prédire avec précision la température moyenne du cycle et la distribution du flux thermique dans le solide. Avec l'outil de moyenne de cycle, les utilisateurs peuvent simuler des scénarios de réchauffement transitoire du moteur et des changements de charge, en incorporant toutes les sources de chaleur et de refroidissement thermiques pertinentes en trois dimensions, évitant ainsi le transfert de données d'un outil à l'autre, source d'erreurs.

Exploration du design
Grâce au gestionnaire de conception intégré et à l'algorithme SHERPA, les simulations CHT du moteur peuvent facilement être étendues aux études d'exploration de conception, par exemple pour déterminer les trous de joint optimaux afin de minimiser la perte de pression de la chemise de refroidissement et de satisfaire toutes les contraintes thermiques.

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