寻找一种真正具有革命性的发动机设计，能够显著提高效率，需要深入的科学理解和工具。
在过去，制作原型需要工具，需要反复测试和改装，以及工程师的直觉，以确定哪些想法最有希望。华体会官网app下载然而，在未来，设计发动机最重要的工具很可能是计算机，特别是超级计算机，它可以同时测试和评估数千种设计，淘汰前景不佳的设计，只留下最有潜力的设计，从而大大降低开发成本。
由科学家和工程师组成的团队华体会官网app下载虚拟引擎研究所和燃料倡议(VERIFI)在美国能源部阿贡国家实验室最近宣布，他们已经向未来迈出了重要一步。该团队已经完成了工程模拟代码和工作流程的开发，这将允许在Argonne的超级华体会官网app下载计算机Mira上同时进行多达10,000个发动机模拟．这些模拟是典型的“工程型”小规模模拟，通常用于工业发动机设计。华体会官网app下载
这项工作是由最近在Mira上获得的6000万核心小时的奖励而实现的，Mira是世界上第五快的超级计算机阿贡领导计算设施(ALCF)，美国能源部科学用户设施办公室。
目前，探索新引擎设计的华体会官网app下载工程师们可以在集群计算机上进行少量的模拟——大约100次，这可能需要数周时间才能完成。发动机设计中的每一个变量的变化，如活塞碗或喷油器配置，都需要一个新的模拟，而改变多个变量会成倍增加所需的模拟数量，很快就会耗尽工业可用的计算能力。在这个漫长的模拟过程结束时，工程师有数据来选择有前景的设计，以进行原型硬件构建，但这只是基于有限数量的华体会官网app下载模拟和有限数量的变量。
阿贡实验室的首席研究员兼首席机械工程师Sibendu Som说:“这种新的计算能力是以前任何人所做的事情的巨大飞跃，它有可能在发动机效率方面取得重大突破，同时节省大量成本。华体会官网app下载交通研究中心．“在过去，进行10000次模拟是不可想象的。现在我们可以在几天内做到这一点。”
虽然编写代码和优化工作流程看起来不像是传统的汽车技能，但Som表示，编码工作对于试图获得Mira提供的突破性能力的工程师来说至关重要。华体会官网app下载该团队使用Convergent Science, Inc.的CONVERGE引擎模拟软件，但这并不像把CONVERGE放在Mira这样的超级计算系统上并点击启动那么简单。
Mira通常用于进行一些大型模拟，但VERIFI团队希望它能同时进行大量较小的工程型模拟。华体会官网app下载为了达到这个目的，他们必须优化CONVERGE的源代码并使用argonne开发的高级编程语言Swift，用于管理涉及的大量工作流。
这种巨大的模拟能力为寻求新型先进发动机设计的工业合作伙伴提供了新的能力。VERIFI已经与一家大型汽车制造商、一家领先的能源和运输公司以及一家全球燃料供应商合作，将这一独特的能力投入使用。
Argonne机械工程师Janardhan Kodavasal说:“我们正在讨论将超级计算的能力引入发动机设计，这将加速新技术的应用。”华体会官网app下载“你是在让电脑做繁重的工作。当你可以提出一系列问题，并在几小时内(而不是几个月)得到答案时，你就改变了提问的方式。”
超级计算机的强大功能不仅可以提高模拟的质量和数量，同时降低开发成本，还可以扩大可以一次性模拟的车辆系统的数量。VERIFI一直在使用的小型计算机系统迫使工程师专注于发动机设计的有限方面，如燃油喷射器或燃烧的流体动力学。华体会官网app下载有了这种新方法，他们可以将调查范围扩大到整个动力系统。
“现代内燃机是一个极其复杂的系统，所以它需要这些类型的计算资源来进行所需规模的模拟，以实现真正的突破，”ALCF的高级软件开发人员凯文·哈姆斯说。“这是计算机科学中一个非常令人兴奋的领域，可以通过提高运输效率和减少有害排放来对现实世界产生影响。”
该项目的资金由美国能源部科学办公室和能源效率与可再生能源汽车技术办公室提供。
同时协助研究的还有Marta García, ALCF的助理计算科学家。
来源:阿贡
