Converge与传统商用软件A 优势比较 CONVERGE与商用软件A比较优势总结 CSI公司的Converge与商用软件A相比的主要优势总结 如下： •前处理时间短 –约半天准备即可开始计算(Trim方法需要1-2天，Map方法需要2-3天) –不需要对网格模型进行检查和修正 –气门升程、发动机转速、计算开始转角变更不需要重新生成Event •网格建模简单 –不需要特别的网格建模经验 –不需要对复杂形状进行简化 –可方便设计人员用来进行产品工程设计 •自适应加密网格 –网格布局更合理，可降低计算负荷 –喷雾、燃烧计算精度更高 •CONVERGE软件本身搭载高速详细化学反应求解器 –适于求解复杂燃烧现象(自着火、扩散燃烧、预混燃烧) –可考虑EGR等不反应气体的效果 •CONVERGE软件可以完成下面所有工作，无需追加其它模块 –活塞、气门运动定义、网格划分、详细化学反应、概括反应等功能一应俱全，无需 追加其它模块 •零维化学反应器及其复杂反应机理简化 Converge与商用软件A优劣比较 项目Converge商用软件A 前处理 准备工时◎ •准备工时短(约半天) •准备工作简单，无需特殊经验 •可方便更改网格尺寸 •准备时间长 •复杂形状需要简化 网格划分◎ •无需特别经验 (求解时自动进行网格划分并实时更新) Trim方法Map方法 二维模板创建时需要 特别的经验和技巧 二维模板及mapping过程需 要特别的经验和技巧 网格质量◎ •理想质量（正交、空间固定） •自适应网格（精细化） •改进的Cut cell 网格质量高，但网格 运动计算时间长 边界运动可能导致网格质 量恶化 并行计算○ •自动调整计算负荷(各节点网格数均等化)各节点网格数固定，不可自动调整计算负荷 求解器 精度·稳 定性 ◎ •由于网格质量高，无数值扩散，计算稳 定性也好 •自适应网格特别对于喷雾、燃烧计算精 度提高有利 •网格变形可能引起的计算精度恶化 数值算法◎ •基于自适应网格的先进流动、喷雾算法 •高速的详细化学反应算法 •无法实现网格自适应加密 •可以进行化学反应计算、但未配备高速反应算法 追加模块◎ 无需追加任何其它软件模块•发动机网格建模需追加运动网格生成模块 •详细化学反应计算需追加详细化学反应模块 •概括反应计算需追加ECFM模块 后处理各有优劣 优势项目◎：优○：良 仅考虑两个软件在前处理及求解器方面的主要差别仅考虑两个软件在前处理及求解器方面的主要差别 网格建模比较 •Converge与商用软件A网格建模共同之处 –几何修正：以便边界运动的实现 –边界分割：以便于对不同边界加载不同的边界条件 •对于商用软件A，需要手动创建缸内网格二维模板 –需要特别的经验和技巧 •商用软件A对于缸盖、活塞、气道部分的处理 –为了避免网格出错，需要对一些复杂形状和尖锐部分进行适当简化 –特征线的选择、网格尺寸的不合适都可能导致网格出错（Trim方法） –Map方法还需要手动创建三维网格模型 Converge的网格建模，不需要商用软件A所要求的各种特殊的经验和技巧 Converge商用软件A 基于几何分割好边界并设置好边界条件和运动边界 运动规律后，计算网格在求解过程中自动生成 二维模板手动做成后，再做三维模板，并进行 Mapping，最后进行边界条件和边界运动的设定 Map方法 网格特性比较 Converge的正交网格保证了理想的网格品质 Converge商用软件商用软件A 正交网格(悬挂节点)Hexa网格 •网格无歪曲，总是保持理想的网格品质。
=数值误差最小 •网格算法简明(网格生成速度高) •悬挂节点的存在，使得网格尺寸变化区域网格数量也 不会显著增加 沿活塞运动方向的气门移动伴随网格的增加、删除、 smooth =网格歪曲及数值扩散不可避免 =网格smooth中涉及复杂的几何计算，耗时长 几何形状再现性 Converge采用了改进的网格Cut方式，总能保持原始几何形状 Converge商用软件商用软件A 改进的Cut网格Hexa(Map方法)\Trim(Trim方法) •总是保持原始的STL表面形状（多面体） •网格表面形状不依赖于网格尺寸 =可以保证质量守恒 •自适应网格时尺寸变化后也不影响几何精度保持 •网格基于平面近似的原理贴合几何 =网格与几何形状必然存在某种差异 •网格尺寸变化时，其体积亦发生变化 =无法保证质量守恒 运动边界处理方法 Converge商用软件商用软件A •网格在空间中固定 =不易发生数值扩散 •仅运动边界附近的网格会发生变形 (a)随着空间的变形，内部网格节点位置不断变化 =数值扩散发生 (b)网格增加、删除时，网格之间物理量发生交换 =数值扩散发生 Converge的网格节点是静止的，即不存在由网格变形带来的数值扩散 前处理工时比较 Converge的前处理无需特殊经验，操作简单 =工程师无需相关软件使用经验，只需较短的准备时间即可开始计算。
前处理工时图示 工时 Map方法 Trim方法 Converge 边界分割及条 件设定（手动） 复杂形状简 化（手动） 网格 建模 网格质量检 查及修正 计算条 件设置 商用软件A的前处理需要掌握特殊经验技巧，操作复杂 Map方法需要两年以上全职使用商用软件A，可能在2～3日完成 Trim 方法需要1年左右 经常使用商用软件A，可能在1～2日完成 CONVERGE与商用软件A对比 •CONVERGE 软件 – CONVERGE软件计算设定文件独立于几何模型一旦完成计算设定（网格尺寸，AMR 等），就可以方便地应用到其它几何上发动机模拟计算方便在公司内部形成一套标准 模拟流程设定文件这样不同工程师可以使用同一套设定参数文件下，保证不同工程师 计算具有非常好的一致性 – CONVERGE 一旦形成一套标准流程以后，不在依赖于工程师经验即时新员工也可以 很好的使用，且可以获得跟使用多年工程师一样的结果 •商用软件A – 商用软件A计算设定信息依附于于几何模型，网格生成非常依赖于工程师经验，不同工 程师生成计算网格差异非常大网格不一致，导致计算结果差异非常大不利于客户在 内部形成一套标准模拟流程设定文件。
– 使用商用软件A 非常依赖于工程师经验，新员工即时需要进行比较长时间培训才能掌握 相关操作；但是半年内也很难独立完成发动机缸内喷雾燃模拟计算的网格生成 – 即时网格生成，在计算过程中也因网格质量、喷雾参数设定等问题；计算非常容易发散 不收敛等需要多年工作经验的工程师，进行大量尝试才能解决 易用性(续) • 模型修改方便： – 10分钟即可完成更换气道、活塞、气门升程 自适应网格（仅Converge拥有） 1）自适应网格适于领域 –速度场 –温度场 –化学组分浓度场 –Passive Scalar场 2）保证精度及降低计算负荷 Converge的自适应网格，在保持计算精度的前提下，可以大大减小计算负荷 自适应网格○× 网格数(100ATDC)46,000(0.625～2.5mm)1,290,000(0.625mm) 计算结果 （温度场、喷雾图、网格） 缸压曲线 改进Cut方法：无论 网格尺寸如何变化 总能保持几何形状 基于速度梯度的自适应网格基于温度梯度的自适应网格 化学反应加速算法（仅Converge拥有） Multi-Zone加速算法※概念计算时间缩短效果加速算法※概念计算时间缩短效果 化学反应计算数剧减，计算负荷大幅降低※当量比偏差大时，时间减少为约1/10. Converge的化学反应加速算法使得缸内三维详细化学反应计算成为可能 Multi-Zone加速算法传统算法 仅在当量比与温度分 区数内求解详细化学 反应。
分区数：数 百～数万 每个网格内计算详细 化学反应 网格数：数万～数十 万 Zone:温度×当量比矩阵计算域 计算条件： •直喷汽油机 •火焰传播燃烧 (当量比偏差较小的条件) ※※Lawrence Livermore National Laboratory授权算法 复杂燃烧处理（Converge） •燃烧形态（自着火、扩散燃烧、预混燃烧） •混合燃料燃烧 Converge的SAGE详细化学反应算法，使得它可以进行各种形态的燃烧计算 基于SAGE的各种燃烧形态计算 •敲缸计算（详细化学反应） 双燃料喷雾燃烧分析(克莱斯勒) 详细化学反应敲缸分析(克莱斯勒) 扩展功能 • 多缸分析 • 与GT-Power耦合 • 与结构软件耦合 • 流固耦合传热 • 优化计算 • 零维反应器 • 复杂反应机理简化 • 发动机其它相关CFD计算 扩展功能(续)：多缸分析 • 多缸分析与单缸分析设定方法类似：实现方便 直列四缸发动机燃烧分析直列四缸发动机燃烧分析 扩展功能(续):与GT-Power耦合 GT-SUITE7.3以后安装程序自带Converge UI和Solver安装源，随GT-SUITE自动安装， 耦合实现方便快捷。
两种实现方式: 1.管路部件流动耦合：适用于三维效应 强烈的管路部件，如排气歧管、进气 歧管等用户只需提供部件表面文件 即可，耦合实现极其简单易行，最大 网格数不能超过20000，用户拥有 GT-Power license即可，无需另外 购买Converge License 2. 发动机缸内耦合：缸内流动、喷雾、 燃烧计算由Converge计算，进排气 系统由GT-Power计算，从而实现发 动机系统的实时动态仿真需要GT- Power 和Converge License, 无物 理模型和网格数量限制 CONVERGE GT-POWER 更新流进流出 边界条件 CFD 结果 扩展功能(续):与结构软件耦合 • Converge提高了专门的壁面传热结果映射工具，可将缸 内三维瞬态计算结果中的壁面传热数据进行时均化处理， 并映射到FEA(Ansys、Abaqus)模型对应边界上 有限元模型表面网格有限元模型表面网格壁面传热系数壁面传热系数 扩展功能(续):共轭传热 • Converge2.1起增加共轭传热功能 – 主要应用：缸内流体与缸套固体间传热 – 可提供更加真实的缸内分析热边界条件 – 可真实模拟固体活塞运动。
扩展功能(续):优化计算（Converge独有） •CONVERGE内置遗传算法优化功能，可用于各种发动机相关优化分析中，如喷雾参数校核、 喷嘴布置优化、污染物排放优化等； •还可采用参数化数模或与第三方软件（如Dep-morpher）耦合实现几何优化，如：活塞顶或 气道形状优化等 Converge内置遗传算法，可在单一环境中实现各种优化计算 200 400 600 800 1000 1200 1400 010203040506070 Maximum Merit Value Generation Number Best-so-far design Best of initial population 012345678 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 soot (g/kW-hr) NOx (g/kW-hr) Baseline Optimum 排放优化—无几何变化 进气道优化—有几何变化 燃烧室优化—有几何变化 扩展功能(续): • 零维反应器 – 研究已有反应机理特性； – 研究各种燃料点火延迟特性，开发点火模型； – 研究不同燃料浓度/温度/压力条件下的抗爆性能 • 复杂反应机理简化 – 定制适合用户计算资源的反应机理 扩展功能(续) – 发动机其它相关CFD计算： 曲轴箱通风分析 齿轮箱流动分析 喷嘴内流分析 油泵模拟 气道稳态分析 进排气歧管流动\传热分析 水套流动分析 SCR流动喷雾模拟 气道稳态分析案例 曲轴箱通风分析案例 。