ترجمه مقاله مدل سازی کامل در مقیاس یکپارچه کاتالیستی مبدل
مدل سازی کامل در مقیاس یکپارچه کاتالیستی مبدل: چالش ها و راه حل های ممکن
رشته: مکانیک
Modeling Full-Scale Monolithic Catalytic Converters: Challenges and Possible Solutions
جهت دانلود رایگان مقاله انگلیسی اینجا را کلیک نمایید
مدل سازی در مقیاس کامل مبدل های کاتالیزوری یکپارچه با استفاده از فناوری الگوریتم های محاسباتی دینامیک سیالات و تکنیک های برخورد با مشکل کلاسیک در چند مقیاس ارائه می شوند: کانال های درونی یکپارچه داشته و مقیاس طول 1/2 میلی متر می باشد، در حالی که مبدل تا مقیاس طول ~ 5-1 0 EM می باشد. این ما را ناگزیر می سازد تا شبکه های بسیار خوب را برای حل و فصل تمام مقیاس طول، و در نتیجه چند میلیون سلول های محاسباتی ارائه کنیم. هنگامی که شیمی پیچیده ناهمگن است شامل، مشکل محاسباتی می شود اما مقاومت را از محاسبات انبوه موازی خواهیم داشت. دو روش برای حل این مشکل وجود دارند و و اثر خود را برای محاسبه مبدل های کاتالیزوری در مقیاس کامل با شیمی پیچیده نشان داد. روش اول که در آن تنها مقیاس بزرگتر به وسیله یک شبکه حل و فصل خواهند داشت، در حالی که فیزیک در کوچکترین مقیاس (مقیاس کانال) با استفاده از مدل مقیاس که مستلزم توازن دقیق شار در رابط مایع-جامد “خیالی” است در هر مدل سلول های محاسباتی ارائه خواهد شد. روش دوم محاسبات در الگوریتم جدولبندی تطبیقی درجا استفاده می شود، پس از فرمول قابل توجهی از ریاضیات اساسی، برای سرعت بخشیدن به سطح شرایط مرزی واکنش نشان خواهیم داد. نتایج اولیه برای یک کاربرد احتراق کاتالیستی شامل 19 گونه و 24 واکنش در اینجا نشان داده شده است و نشان می دهد که هر دو روش دارای پتانسیل بهبود بهره وری محاسباتی توسط چندین مرتبه می باشد.
کلمات کلیدی: مدل سازی CFD, مبدل کاتالیزوری, در مقیاس چند, مدل سبگرید, ISAT, احتراق کاتالیستی
Modeling full-scale monolithic catalytic converters using state-of-the-art computational fluid dynamics algorithms and techniques encounters a classical multiscale problem: the channels within the monolith have length scales that are 1–2 mm, while the converter itself has a length scale that is 5–10 cm. This necessitates very fine grids to resolve all the length scales, resulting in few million computational cells. When complex heterogeneous chemistry is included, the computational problem becomes all but intractable unless massively parallel computation is employed. Two approaches to address this dif- ficulty are reviewed, and their effectiveness demonstrated for the computation of fullscale catalytic converters with complex chemistry. The first approach is one where only the larger scales are resolved by a grid, while the physics at the smallest scale (channel scale) are modeled using subgrid scale models whose development entails detailed flux balances at the “imaginary” fluid–solid interfaces within each computational cell. The second approach makes use of the in situ adaptive tabulation algorithm, after significant reformulation of the underlying mathematics, to accelerate computation of the surface reaction boundary conditions. Preliminary results shown here for a catalytic combustion application involving 19 species and 24 reactions indicate that both methods have the potential of improving computational efficiency by several orders of magnitude. DOI: 10. 1115/1. 2709655
Keywords: CFD modeling, catalytic converter, multi-scale, subgrid model, ISAT, catalytic combustion
