Исследование газодинамических процессов в дизелях для улучшения их характеристик - Автореферат

Если ранее для решения данных задач применялись надежные, но дорогостоящие и длительные экспериментальные методы, то сейчас большая их часть возлагается на численное моделирование, так что разработка, усовершенствование и апробация соответствующих методик представляет собой актуальную задачу, решение которой необходимо для развития этой области науки и техники. Научная новизна работы заключается в следующем: - для программного комплекса NSF, предназначенного для моделирования нестационарного пространственного течения вязкого газа в каналах сложной формы, разработана модификация расчетного ядра с граничными условиями прилипания на неподвижных стенках; разработан дополнительный этап для расчета подвижных границ на базе соотношений распада произвольного разрыва, дающий возможность проводить расчеты в областях с изменяемой геометрией, в частности в цилиндре с подвижным поршнем и клапаном; существенно доработан программный комплекс NSF, что позволяет проводить численное моделирование в областях с изменяемой геометрией, т.е. в цилиндрах с подвижными поршнями и клапанами, что особенно важно для ДВС; С целью лучшего представления пограничного слоя при моделировании течений и общего повышения точности расчетов в рамках данной работы была реализована и протестирована модель с прилипанием к твердым границам расчетной области, для которой соблюдаются граничные условия вида: .Для программного комплекса NSF, основанного на методе крупных частиц, разработано вычислительное ядро с поддержкой граничных условий прилипания к твердым стенкам расчетной области, которое позволяет адекватно отражать реальную физическую картину потоков с получением эпюр параметров в проходных сечениях, что значительно уточняет результаты расчетов. Разработан алгоритм расчета подвижных границ на базе соотношений распада произвольного разрыва, дающий возможность проводить расчеты в областях с изменяемой геометрией с безусловным выполнением законов сохранения. Показано хорошее согласование результатов расчетов экспериментальным данным. Проведено моделирование процессов продувки двухтактных двигателей с различными схемами газообмена, продемонстрировавшее работоспособность разработанного алгоритма в расчетных областях с подвижными границами сложной конфигурации. Исследовано влияние ряда геометрических параметров впускного тракта на коэффициент расхода продувочных окон двухтактного двигателя.

1. Для программного комплекса NSF, основанного на методе крупных частиц, разработано вычислительное ядро с поддержкой граничных условий прилипания к твердым стенкам расчетной области, которое позволяет адекватно отражать реальную физическую картину потоков с получением эпюр параметров в проходных сечениях, что значительно уточняет результаты расчетов.

2. Разработан алгоритм расчета подвижных границ на базе соотношений распада произвольного разрыва, дающий возможность проводить расчеты в областях с изменяемой геометрией с безусловным выполнением законов сохранения.

3. Разработанные модели оттестированы на ряде задач, связанных с газодинамическими явлениями в поршневых двигателях. Показано хорошее согласование результатов расчетов экспериментальным данным.

4. Проведено моделирование процессов продувки двухтактных двигателей с различными схемами газообмена, продемонстрировавшее работоспособность разработанного алгоритма в расчетных областях с подвижными границами сложной конфигурации.

5. Исследовано влияние ряда геометрических параметров впускного тракта на коэффициент расхода продувочных окон двухтактного двигателя. Полученные закономерности предназначены для уточненного моделирования газообмена и рабочих процессов ДВС.

6. Исследовано влияние геометрии выпускных каналов четырехтактного дизеля Д500 на их пропускную способность. Предложена новая форма профиля, обеспечивающая увеличение максимального расхода выпуска на 16.2% по сравнению с базовым вариантом.

7. Путем нестационарного расчета выпуска проведена оценка выигрыша в мощности насосных ходов при переходе на предлагаемый профиль выпускных каналов двигателя Д500, который составляет 39.1 КВТ. Показано, что полученное уменьшение сопротивления на выпуске сокращает удельный эффективный расход топлива на 1.8 г/КВТ·час.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ В 8 РАБОТАХ

1.Зенкин В.А. Расчетное исследование характеристик впускных окон двухтактных двигателей // Студенческая научная весна - 2006: Сборник тезисов докладов общеуниверситетской научно-технической конференции.- М., 2006.- Т.3.- С. 111.

2.Гришин Ю.А., Зенкин В.А., Кулешов А.С. Расчетное исследование характеристик впускных окон двухтактных двигателей // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение.- 2007.- №4.- С. 72-82.

3.Гришин Ю.А., Зенкин В.А., Кулешов А.С. Численное моделирование течения во впускных окнах двухтактных двигателей // Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках: Труды XVI школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева. В 2 томах.- М., 2007.- Т.1.- С. 111-114.

4.Гришин Ю.А., Зенкин В.А., Рогов В.С. Моделирование продувки двухтактных двигателей // 4-е Луканиниские чтения. Решение энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе: Тезисы докладов научно-технической конференции.- М., 2009.- С. 57-59.

5.Гришин Ю.А., Зенкин В.А., Кулешов А.С. Определение коэффициента расхода впускных окон двухтактного двигателя с помощью пространственного моделирования // Двигатель-2007: Сборник научных трудов международной конференции.- М., 2009.- С. 437-442.

6.Гришин Ю.А., Зенкин В.А., Рогов В.С. Моделирование газообмена в тракте поршневых двигателей // Проблемы газодинамики и тепломассообмена в аэрокосмических технологиях: Труды XVII школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева. В 2 томах.- М., 2009.- Т.1.- С. 312-315.

7.Гришин Ю.А., Зенкин В.А., Рогов В.С. Моделирование газообмена в тракте поршневых двигателей // Проблемы газодинамики и тепломассообмена в аэрокосмических технологиях: Тезисы докладов XVII школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева.- М., 2009.- С. 163-164.

8.Гришин Ю.А., Зенкин В.А., Рогов В.С. Численное моделирование газообмена двухтактных двигателей // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Машиностроение.- 2009.- №2.- С. 36-44.

Размещено на .ru