STATISTICAL ANALYSIS OF DETAILED 3-D CFD LES SIMULATIONS WITH REGARD TO CCV MODELING

Abstract

The paper deals with statistical analysis of large amount of detailed 3-D CFD data in terms of cycle-to-cycle variations (CCVs). These data were obtained by means of LES calculations of many consecutive cycles. Due to non-linear nature of Navier-Stokes equation set, there is a relatively significant CCV. Hence, every cycle is slightly different – this leads to requirement to perform statistical analysis based on ensemble averaging procedure which enables better understanding of CCV in ICE including its quantification. The data obtained from the averaging procedure provides results on different space resolution levels. The procedure is applied locally, i.e., in every cell of the mesh. Hence there is detailed CCV information on local level – such information can be compared with RANS simulations. Next, volume/mass averaging provides information at specific locations – e.g., gap between electrodes of a spark plug. Finally, volume/mass averaging of the whole combustion chamber leads to global information which can be compared with experimental data or results of system simulation tools (which are based on 0-D/1-D approach).

Článek se zabývá statistickou analýzou velkého množství detailních 3-D CFD dat z hlediska mezicyklové variability. Tato data jsou získána pomocí LES simulací velkého počtu po sobě následujících cyklů. Díky nelinearitě Navier-Stokesových rovnic existuje relativně velká mezicyklová variabilita. A tedy každý cyklus je jiný – to vede k potřebě aplikovat statistickou analýzu založenou na průměrování z hlediska realizací, což umožňuje lepší pochopení mezicyklové variability ve spalovacích motorech včetně její kvantifikace. Data získána z průměrování poskytují výsledky na různých úrovních z hlediska prostorového rozlišení. Samotná procedura je aplikována lokálně v každé buňce výpočetní sítě – taková informace může být porovnána s výsledky RANS simulací. Dále je možné použít objemové/hmotnostní průměrování – např. v mezeře mezi elektrodami zapalovací svíčky. Konečně lze použít objemové/hmotnostní průměrování celé spalovací komory, což vede k získání globální informace, která může být porovnána s výsledky měření nebo výsledky simulací na systémové úrovni (které jsou založeny na 0-D/1-D přístupu).