FEARCE-Vulcan | 产品 | Realis 模拟

FEARCE-Vulcan 使用独特的迭代有限元 (FE) 解决方案，详细考虑所有热路径，使用物理模型和半经验相关性计算动力缸组件的热边界条件，而无需进行 CFD 分析。这克服了不具预测性的数据库方法的局限性，并为结论性结构调查提供了可靠而准确的预测工具。

迭代解决方案运行速度足够快，可以评估多种操作条件下的不同设计变体。然后可以使用计算出的温度和相应的变形来预测活塞的二次运动和环动力学，并更好地预测动力缸的摩擦、磨损和油耗以及部件的结构耐久性。

更高效、更低排放的内燃机热模型

随着内燃机体积越来越小（通常采用混合动力系统），需要更高的峰值气缸压力来提高燃油经济性，从而导致气缸内温度升高。需要使用分析工具来优化设计，以提供更耐用的组件，同时尽量减少大量测试，以降低产品开发成本。

热测量是发动机开发的重要组成部分，与 CFD 一起用于预测部件温度。然而，这些测量和分析方法成本高昂、耗时费力，而且在测量时需要物理发动机。

FEARCE-Vulcan 可在硬件出现之前在产品开发早期使用，从而降低 CFD 和热测量成本，提高发动机开发周期效率。这款新工具还可以应对内燃机设计和开发的未来挑战，因为它可以在多种满载和部分负载条件下快速准确地预测内燃机的热负荷和温度。

缸内模型生成热边界条件，考虑气缸气体与暴露于气缸气体的周围部件（即活塞顶、气缸壁、气缸盖火焰面和每个气门的火焰面）之间的热传递。

活塞顶和火焰面的边界条件基于燃烧过程中燃烧气体的传播。气体温度的空间变化是使用双区燃烧模型确定的，该模型将平均温度分为燃烧区和未燃烧区的温度，以计算表面上每个点在每个区域的暴露情况。

阀门模型根据阀门、气缸和端口气体之间的对流热传递以及接触界面（即阀座和导管）之间的热传递生成热边界条件。

考虑了所有必要的传热机制，包括：

对于暴露在气缸内气体中的阀门表面，气缸内模型会计算热负荷并将其投射到暴露的阀门表面上。对于钠冷却阀门，钠温度作为迭代解决方案的一部分进行模拟。

活塞到衬套模型考虑环动力学和活塞二次运动来产生热边界条件，考虑活塞环和衬套之间以及活塞裙部和衬套之间的热传递。

根据提供的几何和 FE 数据自动生成活塞二次动力学和活塞环动力学模型，以计算裙部、环、活塞槽和衬套之间的间隙和热传递。热传递数据被映射到活塞和缸孔的 FE 模型上并进行循环平均。

活塞冷却模型考虑了活塞冷却喷射、通道冷却和曲轴箱油的冷却机制。

活塞冷却喷射模型需要输入每个喷射的位置、角度和供油边界条件。该模型考虑以下特征来推导热边界条件：

由于缸内燃烧和活塞通过环组和裙部的热负荷，以及油的冷却，对气缸孔施加了循环平均边界条件。

由于冷却剂流动而产生的边界条件要么作为恒定的 HTC 和流体温度值应用于定义水套的表面，要么从冷却剂回路的等温 CFD 分析中映射出来。

使用取决于合成壁面温度的传热系数图模拟核沸腾效应，作为迭代解决方案的一部分。在预测合成壁面温度高于沸点的位置，调整（增加）传热系数并将其用于下一次迭代。