“直接数值模拟可提高燃烧效率 减少污染”

酷火听起来很矛盾，但却是柴油机燃烧的重要因素之一。 如果被正确理解，就会有更高效、排放量更少的更好的发动机设计。 桑迪国家实验室的机械工程师jackie chen和同事alex krisman和giulio borghesi最近发现了点火过程中重要的温度依赖特性新特征——燃料二甲醚的冷焰。

冷酷的形容词是相对的。 冷炎燃烧的温度低于1，150摄氏度( 1，610华氏度)，约为2，200摄氏度典型火焰燃烧温度的一半。 19世纪初首次注意到冷焰，但它们的性能和柴油机设计的实用性最近得到了研究。

在点火和火焰稳定的过程中，试图量化冷却火焰对分层湍流喷射的影响。 陈氏说，收集知识可以提高效率，有助于更清洁的燃烧发动机。 我们的圣杯了解湍流混合的物理特征和高压点火化学，有助于开发可用于优化发动机设计的预测计算流体力学模型。

该小组的研究表明，在自燃(发动机中喷射燃料自燃)的过程中，冷却的火焰加速了点火粒子的形成。 在燃料稀薄的区域，微小的局部高温部分会产生完全燃烧的火焰。 。 该事业是在桑迪的燃烧研究设施中直接使用数值模拟进行的。 这是一个可以处理所有湍流尺度的强大数值实验，krisman发表在第一作者燃烧研究所的报纸上。 这项事业得到能源部( doe )基础能源科学办公室的支持。

borghesi通过三维研究正十二烷(柴油替代燃料)，进一步扩展了冷焰研究。 这种燃料最近成为桑迪发动机燃烧互联网柴油喷雾燃烧的要点(克里斯曼在二甲醚研究的研究，更简单的燃料，是二维的)。 borghesi的论文正在等待发表。 总的来说，krisman和borghesi的论文将对不同点火阶段自燃火焰中的低温化学进行全面研究。

冷却器改善发动机设计

启动发动机的细节一般被认为是理所当然的。 与汽油发动机不同，其中燃料-//k0/]气体混合物由火花塞点火。 柴油发动机中，燃料在注入活塞上部活塞的热压缩空气体时必须自动点火。 日程。 燃料喷射到发动机气缸时，急速混合和燃烧结合使燃料燃烧，驱动发动机。 虽然这只持续几分之一秒，但启动这一强力过程的火焰条件对提高发动机效率和减少污染形成至关重要。

冷却焰的研究是在美国能源部橡树岭指导计算机机关titan进行的。 这是27兆上千亿次的超级计算机，采用了doe incite的计算资助，或者是创新和新奇的计算对理论和实验的影响。 要使用titan等世界上最大的超级计算机进行计算，需要正确且详细地计算自燃过程。

燃烧过程不太容易研究。 因为燃料本身非常多而且很复杂。 博克海斯说。 燃料氧化化学由数百种物质和数千种化学反应组成。 在柴油机燃烧的实际模拟中，有必要在包括湍流混合和传热在内的整体模型中正确捕捉这样多种复杂的化学反应。

作为doe exascale计划项目的一部分，团队和外部机构(包括nvidia； lawrence berkeley、oak ridge、argonne和los alamos国家研究所、国家可再生能源研究所和斯坦福大学)共同开发性能便携式算法，直接提高数值模拟燃烧研究的计算效率。

小组关注转向速度、柴油发动机的火焰结构

未来，该小组将调查柴油机条件下火焰速度和结构的基本问题，研究多组分燃料相关喷雾蒸发、点火、混合过程的关系。 这些基本问题有助于研究冷焰在发动机能源生产中的重要作用，充分利用亿级超级计算机上运行的直接数值模拟的宝贵功能，作为高级、准确、详细的数值模拟的做法。

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