Расчетно-теоретические методы оценки эффективности систем воздушного охлаждения дизелей - Автореферат

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Работа выполнена на кафедре “Ремонт машин и технология металлов” Таджикского аграрного университета. Официальные оппоненты: Зуев Анатолий Алексеевич, доктор технических наук, профессор Куколев Максим Игоревич, доктор технических наук, профессор Защита состоится «24» сентября 2010 года в 13.30 часов на заседании диссертационного совета Д 220.060.05 при Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу: 196601 г.математическое описание движения потока в межреберных каналах головки цилиндров и теплообмен с охлаждающей средой, схематизация течения идеального газа в призматическом канале, образованном симметрично расположенными ребрами соседствующих головок; математическая модель движения потока в межреберных каналах цилиндров и теплообмен с охлаждающей средой, которое допустимо рассматривать как движение идеального газа в призматических каналах в полярной системе координат лишь в случае, когда параметры ребер по всему периметру окружности неизменны, и каждый из них снабжено дефлектором; во всех других случаях схематизация потока должна производиться применительно к отдельным (характерным) участкам тракта, но с учетом приоритета сопротивления в минимальном проходном сечении; Несмотря на многочисленность и разноплановость работ, посвященных теории и практике совершенствования методов исследования, повышения объективности и корректности оценок, а также совершенствованию конструкции систем воздушного охлаждения дизелей, имеет место серьезная проблема, заключающаяся в количественном и качественном анализе эффектов влияния характеристик теплопередающей стенки на значения экспериментальных коэффициентов теплоотдачи на различных участках теплообмена, сдерживающая повышение среднего эффективного давления до уровня 1.6 МПА. Важность учета пульсаций и вектора плотности теплового потока в течение одного цикла заключается в том, что современное техническое обеспечение экспериментальных исследований не позволяет с достаточной точностью фиксировать подобные процессы, в силу чего часть информации оказывается скрытой от исследователя, что порой приводит к неточным или ошибочным толкованиям процессов теплопередачи. Допустим, что имеются идеальные средства измерения мгновенных, локальных значений температур и тепловых потоков в произвольных точках потока теплоносителя и теплопередающей стенки, позволяющие определять как актуальные поля температур и тепловых потоков, так и их флуктуации в пространстве и во времени, средние значения и любые другие характеристики.Разработанный метод оценки эффективности теплопередачи, минимизирующий потери тепловой энергии в стенки и максимизирующий теплоотдачу в охлаждающую среду, основанный на формализации процесса математической моделью нестационарного теплового потока, позволяет принимать решение о эффективности системы охлаждения на стадии ее проектирования. Стендовыми моторными испытаниями дизеля Д144 с четырьмя альтернативными вариантами системы охлаждения в экстремальных условиях резко-континентального климата установлено: - внешние скоростные характеристики значительно деформируются от воздействия температурного фактора; с повышением температуры окружающей среды плотность теплового потока от рабочего тела в охлаждающую среду снижается, а относительные эффективные показатели дизеля повышаются вследствие снижения удельного количества теплоты вводимой в процесс сгорания, коэффициента избытка воздуха до и среднего эффективного давления аппроксимируемого уравнением ; Анализ результатов стендовых моторных испытаний дизеля Д144 с серийным и предлагаемым вариантом(4-й) системы охлаждения, выполненный для различных условий окружающей среды, убедительно показал, что: - оценка системы охлаждения по критерию эффективности теплопередачи является корректной и достоверной, с повышением температуры от 25 до 60 0С величина e возрастает при серийном варианте с 0.567 до 0.64, а при четвертом - 0.627…0.661; достоверность результатов, оцененная по критерию дисперсии адекватности коэффициента теплоотдачи от стенок канала в охлаждающий воздух, вычисленного двумя методами, не превышает величину третьего порядка - 0.0054 Вт/(м2?К); Предлагаемый метод позволяет уже на стадии проектирования двигателя прогнозировать возможности обеспечения желаемого характера протекания рабочего процесса и теплопередачи, а также определять необходимые параметры системы охлаждения перед разработкой компоновочных чертежей, что позволяет сократить затраты на проектирование. определение путей совершенствования системы охлаждения для создания нового типоразмерного ряда или семейства дизелей с воздушным охлаждением (решение задачи усматривается в рекомендации комбинированной системы охлаждения для дизелей, форсированных по эффективному давлению до 1.6 МПА).