IFP-C3D: an Unstructured Parallel Solver for Reactive Compressible Gas Flow with Spray

Abstract

Résumé -Un code parallèle non structuré pour la résolution des équations compressibles réactives avec spray -Le code IFP-C3D dédié à la simulation de chambre de combustion de moteur à combustion interne est présenté dans cet article. IFP-C3D est un code parallèle utilisant un formalisme non structuré et des grilles hexaédriques. Il résout les équations de Navier-Stokes compressibles formulées dans le formalisme ALE et en utilisant la méthode d'intégration spatiale des volumes finis sur grille déca-lée. L'architecture du code et les équations implantées sont résolument multi-physiques afin de prendre en compte l'ensemble des phénomènes physiques présents dans les moteurs. La présence de parties mobiles telles que les soupapes d'admission et d'échappement et le mouvement des pistons nécessitent des algorithmes originaux, tels que l'interpolation (remapping) entre différents maillages afin de changer régulièrement de maillage en cours de simulation, et des méthodes sophistiquées de mouvement de maillage basées sur une interpolation temporelle conditionnée par un maillage cible. L'injection de carburant liquide est modélisée par une approche stochastique Lagrangienne ainsi que la formation de film liquide. Les modèles physiques originaux développés par l'IFP pour modéliser la combustion essence et Diesel tels que les modèles ECFM et ECFM3Z, l'allumage par auto-inflammation (modèle TKI) et par bougies d'allumage (modèle AKTIM) et l'injection liquide permettent la simulation de toutes les configurations moteurs comme les moteurs Diesel à combustion non conventionnelle de type homogène (HCCI) mais aussi les moteur à hydrogène à injection directe. La simulation de configurations 3D nécessite l'utilisation de supercalculateurs afin de rendre compatibles les temps de retour des calculs avec les exigences industrielles. Le code IFP-C3D a été parallélisé en utilisant la librairie MPI permettant de distribuer le calcul sur un grand nombre de processeurs, ce qui permet de profiter de la généralisation des supercalculateurs de type Clusters composés de plus de 1000 processeurs et de réduire considérablement les temps de retour des simulations 3D. Abstract -IFP-C3D: an Unstructured Parallel Solver for Reactive Compressible Gas Flow with

Sectional soot model coupled to tabulated chemistry for Diesel RANS simulations

“…In the present work, this is done by coupling the ECFM3Z model [24] and a specifically developed tabulated chemistry model, VPTHC, to the IFP-C3D RANS code [40,41]. IFP-C3D, also used for the 3-D Diesel simulations and described in Section 5, is used to simulate homogeneous cases in this section in order to validate the tabulated approach against a reference solution provided by a detailed kinetic solver computation.…”

“…It solves the Navier Stokes equations using the Arbitrary Lagrangian Eulerian formalism as described by Bohbot et al [40]. It integrates Lagrangian spray and liquid film models [47,48] and a renormalization group (RNG) k-model for turbulence description [49].…”

“…The simulations are performed with the IFP-C3D RANS code [40,41], a fully parallelized code developed by IFP Energies Nouvelles for simulating compressible reactive flows. It solves the Navier Stokes equations using the Arbitrary Lagrangian Eulerian formalism as described by Bohbot et al [40].…”

NO Relaxation Approach (NORA) to predict thermal NO in combustion chambers

“…In this section, the NORA model described in Section 2 is applied to RANS engine calculations using the finite volume IFP-C3D code [36]. The turbulent combustion model is ECFM3Z [29], using TKI [30] for describing the auto-ignition heat release and CORK [15] for subsequent oxidation reactions.…”

Survey on Efficient Linear Solvers for Porous Media Flow Models on Recent Hardware Architectures

“…IFPSolvers (IFPS) and MCGSolver (MCGS) are software packages developed by IFPEN to provide linear solver algorithms for its industrial simulators in reservoir simulation [12], basin simulation [32], or in engine combustion simulation [33]. The provided algorithms aim for efficiency on IFPEN customer hardware configurations like Windows 64 platform, Linux cluster with multi-core nodes partially accelerated with GPGPU.…”