准确的燃料化学建模对于内燃机（ICE）仿真至关重要，尤其是在评估燃料组成影响、优先蒸发和排放时。随着电燃料以及其与传统燃料混合物的日益广泛应用，这一需求愈发突出。尽管详细化学动力学能够提供高保真度，但计算成本往往限制了其实际应用。本文提出了一种扩展化学动力学聚类方法，以加速 3D CFD 中的复杂燃料仿真。该方法基于此前发表的方法，针对具有显著局部非均匀性的多组分燃料。在源项评估过程中，通过对具有相似热化学状态的单元进行分组，可减少重复计算。该方法对于从简单替代燃料到复杂汽油混合燃料在内的广泛燃料类型均具有良好的稳健性。本文以一台缸内直喷汽油发动机为对象，展示了基准测试结果及对该聚类策略的评估。仿真采用 VECTIS 中的全混反应器方法进行。以采用包含 108 个化学组分的 SIP 2.0 化学机理的甲苯参考燃料（TRF）为基准，在不影响结果准确性的前提下，源项评估速度提升了十倍，总仿真时间最多缩短 1.8 倍。随后构建了一种更复杂的替代燃料，以匹配商用 E10 汽油的液相特性。接着在同一台发动机中评估了一个包含 8 种燃料组分和 382 个化学组分、代表 E10 汽油的复杂气相机理，表明对于更详细的气相动力学，所实现的加速效果依然得以保持。这一能力可推动详细化学在内燃机应用中的更广泛使用，满足现代动力总成开发的需求。

SAE 2026-01-0495
由 Realis 在 WCX SAE 世界大会体验活动，2026 年 4 月 14 日至 16 日上发布