关于支持科学新闻业
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻业 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够讲述关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。
尽管经过数十年的微调，平均内燃机仍然只将大约20%的燃料转化为动力，并排放各种对人类和环境有害的排放物。
随着客户和政府比以往任何时候都更关注能源效率和污染，发动机设计师感受到了压力。因此，工程师们正在求助于先进的模拟软件，以便在制造发动机原型之前很久就设计和测试各种想法。
通用电气能源公司（GE Energy）燃烧和排放技术经理乔·西特诺表示，低排放，尤其是对于大型工业燃气轮机而言，已成为一项关键的技术要求，特别是那些持续运行的燃气轮机。通用电气能源公司是通用电气公司位于南卡罗来纳州格林维尔的一个部门，也是发动机和燃气轮机的制造商。新型且在很大程度上未经证实的生物燃料、液化天然气、合成煤制气体和氢气的日益普及使设计挑战更加复杂，他说。
更好的模拟软件正在帮助工程师做得更好。西特诺说，开发低排放燃烧发动机需要“对燃烧动力学或非常快速的化学反应以及流体流动有基本的了解”。“你需要了解在这些燃气轮机之一中发生的混合。”
通用电气能源公司使用几种不同的软件程序来创建新型发动机的模型。计算流体动力学(CFD)软件执行数百万次计算，以3D模拟液体和气体在燃烧器（发动机中燃料点火发生的部分）中的相互作用。西特诺说，他和他的团队然后使用总部位于圣地亚哥的Reaction Design公司的ENERGICO和CHEMKIN-PRO软件来模拟复杂的化学反应，包括它们可能产生的排放物。
在计算机建模和数据处理软件出现之前，工程师们依赖于一种较慢的、试错的方法来设计、制造和测试新型发动机，这种方法不允许他们采样软件模拟的许多不同条件。
Reaction Design销售的软件最初由新墨西哥州阿尔伯克基的桑迪亚国家实验室开发，作为工程师观察“否则无法观察到的现象”的一种方式，首席执行官伯尼·罗森塔尔说。“你需要知道某物在投入制造之前将如何工作。”
1997年，该公司从桑迪亚购买了将成为CHEMKIN的软件的权利。（ENERGICO于9月首次亮相。） 美国宇航局（NASA）使用Reaction Design的软件来模拟使用生物燃料和其他替代燃料的喷气发动机的运行，而美国能源部则使用该软件作为其自由汽车计划（于2002年启动）的一部分，以促进氢作为汽车和卡车的主要能源的燃料电池的开发。
西特诺说，模拟软件将燃料转化为动力的反应建模时间缩短了一半，从而使“设计工程师可以腾出时间来完成更重要的脑力任务，即理解燃烧器内部实际发生的物理现象。”