Argonne的Sibendu SOM解释了Verifi团队如何与Aramco研究中心一起，底特律的发动机设计时间从几个月到几周。图片学分：Argonne国家实验室
对于科学家和工程师来说，改善发动机和燃料性能的过程感觉有点像在一条车道高速公路上驾驶。他们必须一次一次开发和测试他们的设计和原型，这减缓了创新的节奏。
计算机可以通过模拟燃料和发动机设计如何影响性能和排放来加速该过程。然而，大多数计算机只能在燃烧过程中仅在燃烧过程中创造完整的燃料性能的少数场景。
现在，能源部（DOE）Argonne国家实验室的研究人员已经将开发过程迁移到通道。在Argonne领导计算机计算设施（ALCF）的核心单位，将Mira超级计算机（ALCF）是科学用户设施办公室的核心区，氩气的科学家和工程师首次针对给定燃料的发动机设计精确定位了发动机设计。
利用Mira的超级计算能力，Argonne的虚拟引擎研究所和燃料计划(VERIFI)团队模拟了超过2000种引擎设计组合，并“将设计时间从几个月减少到几周，”该小组负责人、Argonne的首席计算科学家Sibendu Som说。
Argonne的模拟是由Aramco研究中心的设计情景 - 底特律，由Saudi Aramco北美子公司Aramco Services公司（ASC）负责。他们的研究领域寻求匹配发动机燃烧模式，提高燃料特性，以创造更高的效率和较低的排放运输技术。
“Argonne进行的模拟发现了两个优化的燃料发动机概念，可以大幅提高燃料效率，”底特律阿美研究中心的计算流体动力学实验室科学家裴元江说。
Aramco的底特律计划包括一系列全系统汽车研究，包括推进火花点火，压缩点火和汽油压缩点火（GCI）发动机技术。Aramco正在检查当前的市场燃料以及探索新燃料制剂的发展。
“与常规燃料相比，我们正在分析新的燃料制剂燃烧的燃烧程度，如果它们可以优化以更好地工作，”SOM表示。
索姆团队的阿贡博士后研究员Roberto Torelli表示，通过模拟高挥发性、低烟尘燃料在许多发动机设计中的表现，“我们希望保持柴油燃料的性能，同时降低颗粒物和氮氧化物的排放。”
Som和他的同事们模拟了燃油发动机在四种工作条件下和六活塞概念下的性能，以及各种喷油器设计和燃油喷射策略。他们将性能最佳的方案缩小到两套特定的活塞和注入器设计，沙特阿美正在底特律工厂进行评估。
Argonne与沙特阿美底特律研究中心的合著者共同发表的三篇论文《基于类汽油燃料的重型混合控制燃烧系统优化》(CFD-Guided Heavy - Duty mixed - controlled Combustion System Optimization with a Gasoline-Like Fuel)中解释了这项研究。
Argonne与Aramco的另外两项相关研究进一步探索了新燃料配方在不同操作条件下的表现。Som与Torelli合著的论文《石脑油和正十二烷燃料喷嘴内流动特性的比较》指出，例如，一些正在研究的燃料可能在进入燃烧室之前在喷油器内发生空化或汽化。
SOM和Argonne博士后研究人员Pinaki Pal的第三次研究，鉴定了新型燃料制剂在低温燃烧下可以蓬勃发展的条件，导致排放减少和更高的效率。第三项研究“是我们第一次在期望的低温燃烧条件下模拟更高的十六烷汽油行为，并记住最佳发动机设计，”Pal说。
这些结果对于深入的燃料和发动机设计工作至关重要，在即将出版的印刷版《利用全局灵敏度分析在重型压缩点火发动机中模拟汽油燃料的数值研究》一文中有详细的介绍SAE国际燃料和润滑油杂志。
提交：快速原型设计
