Simcenter STAR-CCM+在燃烧学方面的应用：提供了一个可以高效、高保真进行燃烧仿真的迅速而可扩展的化学求解器

使用快速、可扩展的化学求解器在更短时间内运行更多解决方案

采用新型自动反应器网络方法，为燃烧室设计提供快速、精确的排放曲线

确保高效、可扩展的求解器充分利用计算资源

使用模型特定的反应流网格自适应方法，确保获得精确结果，同时减少提前构建网格的工作量，是火焰瞬态仿真的理想选择

使用多时间尺度法进行共轭热仿真和LES，获得制造燃烧室内衬所需的高保真数据

摘要

如今，新一代燃烧系统受到的限制日益增多。鉴于排放法规层层加码、市场竞争日益激烈、新型燃料和燃料成分层出不穷，保持企业竞争力比以往任何时候都更具挑战性。

此外，增材制造等新技术也为优化燃烧室几何体创造了无限可能。但是，如果没有相关经验，工程师将难以应用这些技术。

Sandia Flame-G的LES仿真：温度场。

无焰甲烷燃烧室瞬态 LES 仿真（作者：Verissimo 等）。其中，黄色表示燃料/ 空气混合物，绿色表示 NOx 形成区域。

高保真数字孪生可以解决这些问题，在产品物理原型出现之前就能进行实验、设计探索和优化。

有效评估燃烧系统性能是当今仿真工具面临的一项重大挑战。这些工具必须能够：

进行高保真分析，以精确评估实际性能。涵盖所有物理场，例如热声噪声相互作用、多重时间尺度、超低排放生产和新型燃料化学

快速响应并可扩展，以便在实际周转时间内以足够的分辨率运行仿真

进行设计探索。这是满足复杂设计约束（例如排放曲线）并在性能方面获得出色竞争优势的必要条件

处理复杂几何体，以应对新型增材制造技术挑战

Simcenter STAR-CCM+提供了解决方案

Simcenter STAR-CCM+软件是一款多功能计算流体力学(CFD)工具，具有全面的多物理场功能。通过单一集成用户界面，您可以使用一整套耦合物理模型，为实际应用构建高保真性能数字孪生。

西门子工业涡轮机械有限公司DLE SGT-100。混合物分数分布。

Simcenter STAR-CCM+改进了工作流程和功能，使燃烧仿真用户受益匪浅，例如：

计算机辅助设计(CAD)到解决方案流水线式自动化工作流程，用于复杂新型燃烧室几何体仿真

微火焰自动化工作流程，包括微火焰表格生成（例如机械装置导入以及表格构建、集成和分析）

内置设计探索，可在运行包络高度受限的情况下平衡现代燃烧室设计所需的复杂权衡因素

数据聚焦、协作式虚拟现实等创新数据分析工具，可回答可能在哪里形成烟尘等问题，使所有燃烧室设计协作者（热传导团队、燃烧团队、机械完整性团队）能够开展团队协作，进行实时审查、讨论和评论

先进的燃烧模型

Simcenter STAR-CCM+根据最新研究成果提供先进的燃烧模型，确保用户随时都能享受出色功能，例如：

将复杂化学方法与湍流火焰闭合相结合，通过火焰传播和定位实现精确排放预测

加厚火焰模型，无需过大网格即可实现精确燃烧

反应器网络模型，用于快速排放研究

复杂的点火模型（例如外加拉伸火花点火模型(ISSIM)和子网格火花），可正确捕捉点火事件

环形燃气轮机燃烧室中的瞬态燃烧LES（其中显示燃料与空气混合分数）。

煤炭燃烧仿真。

速度和性能

为了满足燃烧市场的严格限制，有必要在设计早期进行更多设计迭代，防止在生产中出现代价高昂的问题。Simcenter STAR-CCM+可确保燃烧仿真与用户的技术高效配合，从而实现这一目标：

先进的专有常微分方程(ODE)化学求解器，无论机制大小如何，都能加快仿真速度。对于传输物种超过100个的大型机制，系统会自动使用Simcenter STAR-CCM+稀疏求解器，从而显著加快计算速度

线性扩展，在基准测试中已证明可达到较高内核数

强大的化学加速技术可进一步缩短运行时间

对大网格数进行聚类，减少化学计算次数

针对大型机制的动态机制还原可减少考虑的化学路径数量

针对小型机制的非结构化自适应列表(ISAT)可减少化学计算的数量，优化运行时间

独特的压力-隐式算子分裂(PISO)求解器公式可为高保真燃烧大涡仿真(LES)运行提供高效性能

通过特定反应流网格自适应模型，确保只在反应流需要的地方放置单元，从而尽可能减少单元数量，实现快速运行

将共轭热传导与LES燃烧耦合的多时间尺度建模方法，用于实现高精度的燃烧室内衬仿真

燃气轮机燃烧室内衬扇形模型中火焰前沿的温度。