エンジン設計のための革新的CFD解析システム CONVERGE
CONVERGE v1.4 & v1.4.1 新機能(Cont.)
CONVERGE v1.3.1からv1.4.1における主な変更点は下表の通りです。
| 主な追加機能 | Version | 内 容 | |
|---|---|---|---|
| 格子生成 | 解適合格子(Y+) | v1.4.0 | Y+を変数とした解適合格子を活用可能 |
| 反応係数の修正 (化学反応モデル) |
v1.4.1 | 化学反応モデルの全反応速度を一律に修正できる | |
CONVERGE v2.0 新機能(予定)
CONVERGE v2.0に搭載予定の機能を下表に示します。
| 主な追加機能 | 内 容 | |
|---|---|---|
| 噴霧分裂モデル | KH-ACTモデル | 流動、キャビテーション、乱流を考慮した噴霧分裂モデル。 1次分裂、2次分裂を含む噴霧の分裂を解析可能。インジェクタノズル部の解析から |
| 混相流解析 | キャビテーションモデル | VOF法を用いた混相流解析でキャビテーションを考慮可能。 |
| 主な追加機能 | 内 容 | |
|---|---|---|
| 化学反応計算高速化手法 | SAGE-Multizone Bins | 2燃料の解析でも化学反応計算を精度よく、高速で解く手法 従来：2次元ゾーン(温度、当量比) 新規：n次元ゾーン(温度、当量比、質量分率) |
| 化学反応モデルの簡略化機能 | 以下の3種の計算が可能 ・感度解析 ・エラー伝播解析 ・自動簡略化 |
|
| 主な追加機能 | 内 容 | |
|---|---|---|
| Sprayマッピング | マッピング計算の開始時に、噴霧情報を取り込むことが可能。 | |
| 定常流解析の高速化 | 局所Δt法 | 局所クーラン数を用いて、定常流解析の収束性を大幅に改善 |
| 主な追加機能 | 内 容 |
|---|---|
| 新GUI | Undo(無制限)ジョブ投入 |
CONVERGE v2.1 新機能(予定)
CONVERGE v2.1に搭載予定の新機能を下表に記します。
| 主な追加機能 | 内 容 | |
|---|---|---|
| 熱伝達連成解析 | ・流体と固体間の熱伝達解析 ・固体内部の伝熱解析 |
この機能により以下の3種の計算が可能 ・流体のみ(流動、噴霧、燃焼） ・固体内部の伝熱解析 ・流体と固体間の熱伝達解析 |
| Super-Cycling機能 | 流動と伝熱の特性時間の違いを考慮して、伝熱の収束を加速する手法 | |
CONVERGE Technical NEWS 新機能編
v1.4.1にGT-POWER(1Dコード)連成用モジュールが標準搭載予定。シームレスな連成解析が可能
CONVERGE開発元Convergent Science社は、GT-POWER開発元の米国Gamma Technologies社と提携し、エンジン１DコードGT-POWERとの連成解析用モジュールがCONVERGE v1.4.1（2011年秋頃リリース予定）に搭載されることになりました。本機能により、シームレスに１Dコードとの連成解析が可能となります。
CONVERGEにて吸気ポート～エンジンシリンダ～排気ポートの3次元領域を、GT-POWERにて吸気ポート上流領域、排気ポート下流の1次元領域を、インタフェース境界を通じて流動、熱状態などのデータを通信することにより、同時にシームレスに解析することが可能です。
シリンダ領域だけでなく、1次元モデル化が困難な領域(例：エキゾーストマニホールド集合部、インテークマニホールド サージタンク領域、など)を、3次元領域としてCONVERGEを用いて解析することが可能です。
下図はCONVERGEとGT-POWERの連成解析モデル例を示しています。
下図は吸気流量、排気流量のサイクル変化を示しています。3～4サイクルで流量のサイクル変化がほぼ収束しています。
吸気菅、排気管内を伝播する圧力波やガス流量変化を１Dコードで解析できますので、エンジン筒内の流動・噴霧・燃焼解析の実機再現性を向上できます。
また、複雑な形状を3次元解析することにより、１Dコード解析結果の実機再現性を改善し、精度の高いエンジン性能予測が可能となります。
次期バージョンv1.4.0に火花点火エンジン用のG方程式乱流燃焼モデルが搭載予定
CONVERGE v1.4.0（2011年秋頃リリース予定）β版には、火花点火エンジン用の燃焼モデルにG方程式燃焼モデルが搭載されています。
G方程式乱流燃焼モデルは、乱流火炎伝播燃焼を解析する燃焼モデルです。ガソリンや天然ガスを燃料とする火花点火エンジンの燃焼解析に適用することが可能です。V1.3.1までの詳細化学反応計算による乱流火炎伝播の解析に比べ、計算格子を精細化する必要がなく、各セルにおける化学反応計算を省略することができるため、実用的な計算時間で燃焼解析が可能です。
▲ G方程式燃焼モデルにおける火炎伝播の解析
（G>0：既燃領域、G<0：未燃領域）
CONVERGEに標準搭載されている詳細化学反応計算と組み合わせることにより、既燃領域の窒素酸化物NOx、ススSootなどのエミッション生成や、未燃領域のノッキングによる自着火燃焼を解析することが可能です。
▲ 燃焼解析における領域分類
（１：未燃領域、2：既燃領域、3：乱流火炎帯）
V1.4.0 β版計算モジュールは開発元がリリースしております。β版評価のご要望がございましたら弊社までご連絡ください。
v1.4.1に搭載予定の詳細化学反応計算が高速化。計算時間が約1/50に短縮！！
CONVERGE v1.4.1（2011年秋頃リリース予定）β版に搭載予定のマルチゾーン詳細化学反応ソルバは、開発元Convergent Science社の提携先である米国Lawrence livermore国立研究所の開発した高速化手法です。
各セルの温度と当量比から、事前に規定しておいた当量比刻み、温度刻みによりゾーンに振り分け、グルーピング化します。各ゾーン毎に化学種組成、特性を平均化し、その平均状態をそのゾーンを代表特性として詳細化学反応計算を行います。その結果を各セルの化学種組成変化にマッピングしなおすことにより、詳細化学反応計算の計算量を激減させるという手法です。
本機能により、従来の3次元詳細化学反応計算に比べて大幅に計算時間を短縮化できます。図はノッキング自着火を伴うガソリン燃料直噴火花点火エンジンの計算時間短縮化事例を示しています。
▲ 計算時間短縮化事例
（ガソリン火花点火エンジン、ノッキングを伴う燃焼解析）
本機能を用いることにより、自着火燃焼解析や各種エミッション生成、高EGR状態での燃焼解析などの詳細化学反応計算を伴う3次元燃焼解析が可能となりますので、エンジン性能に直結する燃焼状態を評価することができます。
V1.4.1 β版計算モジュールは開発元がリリースしております。β版評価のご要望がございましたら弊社までご連絡ください。