Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Теория и расчет газодинамических процессов в быстроходном 2-х тактном турбопоршневом двигателе

Диссертация: Теория и расчет газодинамических процессов в быстроходном 2-х тактном турбопоршневом двигателе
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Исходя из физической картины течения в цилиндре 2-х тактного двигателя с ЩЩ на основе теории подобия получена система даределяющих критериев геометрического «кинематического и динамического подобия. Наиболее важным из них является критерий продувки, характеризующий условия гомохронности и обьеданяющий в себе приведенные обороты двигателя и отношение давлений на впуске и на выпуске. Статическая… Читать ещё >

Теория и расчет газодинамических процессов в быстроходном 2-х тактном турбопоршневом двигателе (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Предисловие
  • Основные условные обозначения и сокращения
  • ГЛАВА I. Методы исследования газообмена в 2-х тактных двигателях
    • 1. 1. Особенности протекания рабочего процесса в
  • 2-х тактном двигателе с ЦЩ
    • 1. 2. Обзор работ по исследованию газообмена и турбулентности в цилиндре.. II
    • I. 1.2.1. Экспериментальные методы исследования.. II
      • 1. 2. 2. Теоретические методы исследования
      • 1. 3. Цели и задачи исследования.37'
  • ГЛАВА 2. Математические модели течения газа в элементах ГВТ
    • 2. 1. 2-х мерное нестационарно©- турбулентное ' течение в цилиндре 2-х тактного двигателя с ЩП
      • 2. 1. 1. Исходные предпосылки
      • 2. 1. 2. Моделирование турбулентности в цилиндре
      • 2. 1. 3. Основная система уравнений
      • 2. 1. 4. Метод численного решения основной системы уравнений
      • 2. 1. 5. Граничные условия. * я е
    • 2. 2. Математическая модель движения и испарения 2-х мерного нестационарного турбулентного топливного факела
    • 2. 3. Расчет течения в трубопроводе с учетом трения и теплообмена
    • 2. 4. Стык емкости и трубопровода
      • 2. 4. 1. Потери при реальном течении газа через клапан
      • 2. 4. 2. Истечение из емкости
      • 2. 4. 3. Втекание в емкость
    • 2. 5. Сужение на стыке двух трубопроводов
    • 2. 6. Узел трубопроводов
    • 2. 7. Взаимодействие нестационарного потока с турбиной и с компрессором
    • 2. 8. Определение параметров газа в ресирере переменного объема
    • 2. 9. Выводы
  • ГЛАВА 3. Программный комплекс «Газодинамика ТПД»
    • 3. 1. Принципы организации комплекса
    • 3. 2. Модули для расчета элементов ГВТ
      • 3. 2. 1. Одномерное течение в трубопроводе
      • 3. 2. 2. Местные сопротивления. — - -3"2.3. Газообмен и течение в цилиндре. ' 3.2.4. Вспомогательные подпрограммы. III
    • 3. 3. Управляющая программа
      • 3. 3. 1. Структура исходных данных.. ИЗ
      • 3. 3. 2. Рекомендации по составлению и отладке управляющей программы
    • 3. 3. 3. Пример составления управляющей программы для расчета выпускной системы ТПД
    • 3. 4. Выводы
  • ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования газодинамических процессов в цилиндре двухтактного двигателя с ЩЩ
    • 4. 1. Цели и место экспериментальных исследований
    • 4. 2. Статическая продувка впускных окон и коробки двигателя
      • 4. 2. 1. Объекты и методики исследования
      • 4. 2. 2. Влияние схемы течения в коробке и конструкции окон на кинематику потока внутри цилиндра и на расход воздуха
      • 4. 2. 3. Определение коэффициента расхода впускных окон с учетом конструкции впускной коробки
      • 4. 2. 4. Влияние конструкции впускных окон на пропускную способность и на структуру потока в цилиндре
      • 4. 2. 5. Определение направления вектора скорости во впускных окнах
    • 4. 3. Моделирование газообмена на гидравлической ожкощ-ШрВои установке
      • 4. 3. 1. Объект и методика исследования
      • 4. 3. 2. Результаты исследования
    • 4. 4. Исследование воздухоснабженш и индикаторного процесса ¿-^цилиндрового двигателя ДН12/2х
      • 4. 4. 1. Объект и методика испытаний
      • 4. 4. 2. Влияние повышения температуры наддувочного возду ха на параметры рабочего процесса двигателя
      • 4. 4. 3. Влияние схемы подвода воздуха к цилиндру на протекание рабочего процесса
    • 4. 5. Выводы
  • ГЛАВА 5. Проверка адекватности математической модели... *
    • 5. 1. Исходные положения
    • 5. 2. Идентификация параметров 2-х мерной модели
    • 5. 3. Расчет стационарного течения в цилиндре модельной установки. д
  • А
    • 5. 4. Расчет течения в цилиндре с плоским поршнем
      • 5. 4. 1. Описание модельной установки и условий расчета
      • 5. 4. 2. Проверка по качественным и количественным показателям
    • 5. 5. Расчет структуры течения в цилиндре при наличии камеры сгорания в поршне
    • 5. 6. Моделирование турбулентности и закрутки заряда в цилиндре с асимметрично расположенным впускным клапаном
    • 5. 7. Расчет волновых явлений во впускной и выпускной системах/развернутого двигателя 6ДН12/2х
      • 5. 7. 1. Методика расчета
      • 5. 7. 2. Результаты расчета
    • 5. 8. Расчет показателей газообмена в цилиндрах двигателей 6ДН12/2×12 и 1ДН20,7/2×25,
  • -А
    • 5. 8. 1. Методика расчета
    • 5. 8. 2. Результаты расчета
    • 5. 9. Выводы
  • ГЛАВА 6. Расчет газодинамических процессов в двигателе
  • ДЕН
    • 6. 1. Краткие сведения о. двигателе
    • 6. 2. Расчет газообмена в цилиндре
    • 6. 3. Расчет турбулентной структуры течения в камере сгорания
    • 6. 4. Расчет волновых процессов во впускной и выпускной системах
      • 6. 4. 1. Методика расчетного исследования
      • 6. 4. 2. Анализ результатов расчета
    • 6. 5. Выводы
  • ГЛАВА 7. Критериальная взаимосвязь параметров при газообмене 2-х тактного двигателя с ЦДЛ
    • 7. 1. Критерии подобия газообмена двигателя,
    • 7. 2. Обобщенная гидравлическая характеристика двигателя
    • 7. 3. Модель идентификации для рабочего процесса 2-х тактного дизеля
    • 7. 4. Выводы

Практика конструирования и доводки высокофорсированных.

• быстроходных ТЦД требует глубокого проникновения в суть рабо-ч чего процесса,. ". Особую сложность, как отмечают многие исследователи, представляет собой доводка рабочего процесса 2-х тактного двигателя. Именно в этом типе двигателя качестве смесеобразования и сгорания напрямую связаны с 4 процессом газообмена. Осуществляемая в 2-х тактном двигателе с ГЩП прямоточная продувка обеспечивает не только хорошую очистку цилиндра от отработавших газов, но и одновременно создает высоко-" турбулизированное закрученное движение. необходимое для качественного смесеобразования и сгорания топлива.

Эффективным методом получения информации о протекании быстро-протекающих газодинамических процессов является математическое моделирование. Настоящая работа, в значительной мере, посвящена проблеме создания аппарата математического численного моделирования рабочего процесса дизеля. Этот аппарат основывается, в общем случае, на модели пространственного нестационарного турбулентного движения газокапельной среды с физико-химическими превращениями.

8. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1. Разработана численная математическая модель 2-х мерного осесимметричного нестационарного турбулентного движения воздуха и газа в цилиндре двигателя. Модель адекватно описывает турбулентное течение в цилиндре при впуске и сжатии для плоского поршня, при камере сгорания в поршне, при наличии и при отсутствии закрутки заряда на впуске. Модель позволяет определить интенсивность и масштаб турбулентности и вихревое отношение в конце сжатия при асимметрично расположенном впускном клапане.

2. Основным фактором. определяющим протекание газообмена в двигателе с ЦДЛ, является возникновение на оси цилиндра конусообразной непродуваемой вихревой высокотурбулизированной зоны. Размер зоны определяет, в основном, величину показателей газообмена.

3. Турбулизация заряда и наличие радиального вытеснитель-ного потока при сжатии в двигателе с ЦЩ приводят к выравниванию по объему камеры сгорания концентрации воздуха, темпера туры и характеристик турбулентности. Профиль тангенциальной скорости в пределах камеры близок к закону вращения твердого тела.

4. Разработана численная математическая модель движения и испарения 2-х мерного осесимметричного нестационарного турбулентного топливного факела. Модель учитывает основные закономерности движения и взаимодействия газа и капель.

5. Разработанный программный комплекс «Газодинамика ТЩ£» показал свою пригодность для газодинамического расчета многоцилиндровых 2-х и 4-х тактных НЩ с разными схемами газовоздушного тракта. Комплекс может использоваться на любом типе ЭВМ, он имеет открытую модульную структуру и снабжен встроенной сю-темой диагностики.

6. Статическая продувка различных конструкций поясов впускных окон позволила установить три основных типа течения в цилиндре с качественно различным распределением осевой скоростиа) слабозакрученное с продуваемой центральной зонойб) сильнозакрученное с продуваемой периферийной зонойв) равномерная продувка цилиндра при достаточно сильной закрутке периферийной зоны.

Реализация последнего типа течения достигается при использовании 2-х рядного пояса круглых окон, который позволяет расширить возможности управления структурой потока в цилиндре и осуществить эффективный газообмен, высококачественный индикаторный процесс и удовлетворить требованиям технологии изготовления.

7. Установлена сильная зависимость пропускной способности цилиндра от схемы течения воздуха в коробке. Так переход от 2-х стороннего подвода к 1-стороннему уменьшает расход черёз двигатель на ¼ и повышает степень асимметрии течения в цилиндре. В реальном двигателе коробка и цилиндр являются колебательной системой, поэтому статическая продувка может дать качественно различные результаты по сравнению с данными, полученными на двигателе.

8. Проведено исследование влияния повышенной температуры наддувочного воздуха на протекание рабочего процесса. Повышение температуры воздуха до? к=240°С не выявило отклонений от устоявшихся представлений о влиянии ¿-к на параметры рабоь чего процесса.

9. Исходя из физической картины течения в цилиндре 2-х тактного двигателя с ЩЩ на основе теории подобия получена система даределяющих критериев геометрического «кинематического и динамического подобия. Наиболее важным из них является критерий продувки, характеризующий условия гомохронности и обьеданяющий в себе приведенные обороты двигателя и отношение давлений на впуске и на выпуске.

10. Получена критериальная зависимость расхода воздуха и показателей газообмена 2-х тактного двигателя с ЩП от критерия продувки. Эта зависимость может быть интерпретирована как обобщенная гидравлическая характеристика (ОГХ) 2-х тактного двигателя. Имеется глубокая аналогия между ОГХ 2-х тактного двигателя и характеристиками лопаточнкх машин: турбины, компрессора. На характер протекания ОЕГХ оказывают влияние волновые.

• процессы во впускной и выпускной системах. ОГХ присуща для любого типа 2-х тактного двигателя. ОГХ нашла практическое применение при расчете ВСХ авиадизеля".

— 1SS.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Г. Н. Прикладная газовая динамика.- М.: Наука, 1969,-824 с"2″ Анучина Н. Н., Бабенко К. И., Годунов С. К. и др. Теорежи-ческне основы конструирования численных алгоритмов задач математической физики. М. г Наука, 1979, — 296 с.
  2. С .Р., Агапитов О. Н., Круглов М. Г. Математическоеи физическое моделирование движения газа в цилиндре 2-х тактного ! двигателя. // Докл. У Международного симпозиума «Мотор-Симпо», Прага, 1986. -С.80−93.
  3. С.Р., йгкис Е.М., Дульгер М. В. и др. Двумерное ' ¦ моделирование турбулентного потока в поршневом двигателе в процессах впуска и сжатия // Двигателесгроение. -1990. «#12. -С.8−12.
  4. С.Р., Круглов М. Г. Расчет нестационарного течения газа в выпускной системе КДВС с учетом выполнения интегральных законов сохранения // ЛВС- Респ. межвед"науч.сб. -вып"37.-Харьков, 1983. -С.56−64″
  5. Г. А. К гидродинамической теории течения газов в цилиндрах двигателей с ПДП //Гидравлика гидромашин,-науч.сб» -Киев- Наукова думка, 1966. -С.88−89.
  6. Болгарский А"В", Мухачев Г .А"" Щукин В. К. Термодинамика и теплопередача. -М.:Высшая школа, 1975, -493 с.
  7. Д.Н., Элькотб М. М. 0 рас^е.тв скорости движения заряда в цилиндре двигателя // Изв. ВУЗов" Машиностроение. -1965.-G. II3-II7.
  8. Глаголев HЛ, Рабочие процессы ДВС.-M.t Машиностроение, 1950″ -214 с.
  9. С.К. и др. Численное решение многомерных задач, газовой динамика" -M"s Наука" 1976. -400с.
  10. .А. Исследование нестационарного течения в системе «выпускной трубопровод комбинированного двигагеля-осевая турбина»: Дис" нанд. техн. наук. -М., 1977. -214 с.
  11. Гупта А." Лилли Д., Сойред Н" Закрученные потока: Пер. с англ" -М": Мир «1987. -588 с»
  12. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей /йй&редУОрлина, M Г. Круглова-4 изд. -М.:Мапшностроение, 1981″ -372 с.
  13. Круглов М. Г" Термодинамика и газодинамика двухтактных двигателей внутреннего сгорания" -М": Машгиз, i960″ 193 с"
  14. Круглов М. Г"" Ложкин М. Н" Аэродинамическая схема газового потока в цилиндре 2-х тактного двигателя с прямоточной схемой газообмена в период продувки-наполнения //Изв. ВУЗов.• Машиностроение. -1971″ -ЖС" -С"137−140.
  15. Киселев Б.А." Куров Б. А., Ибрагимов В. И. и др. Математическое моделирование газодинамических процессов во впускных сис• темах двигателя // Автомобильная промышленность. -1973″ -Ж.-с.
  16. C.B. Об обобщенных решениях задач газовой динамики в проточных частях JW// ДВС* вып.33.-Харьков, 1983. -С.85−92.
  17. О .Г. Исследование нестационарных процессов в выпускных системах дизелей методом математического моделирования на ЭЦВМ: Авгореф.дне.канд.техн.наук. -Л.* 1969″ -20 с.
  18. Круглов М.Г., Меднов A.A." Нефедов В. А. Расчет стационарного течения газа в цилиндре 2-х тактного двигателя с прямоточной схемой газообмена // Двигаге лес троение" -1982. -Щ. -G.9-II*
  19. М.Л. Экспериментальное исследование движения воздуха в цилиндре дизеля // Двигателесгроение. -1980. -№ 7. -С.14−16.
  20. М.В. Теория подобия :Изд. АН СССР,-Ы., 1953. -46 с.
  21. В.П. Применении принципа минимальных значений производной к построению кончо-разносгных схем ддя расчета разрывных решений газовой динамики // Ученые записки ЦАГЙ, -том 3"-1987. -$ 6. -С .68−77.
  22. Л.Г. Механика жидкости и газа. -М.:Наука, 1973. -847 с.
  23. М.Н. Исследование аэродинамики потока в цилиндра 2-х тактного двигателя с прямоточной схемой газообмена на моделях: Авгореф. дис*.канд.гехн.наук.-М., 1971. -17 с.
  24. A.C. Исследование рабочего процесса 2-х тактного авиа-ддзеля Ш0−207 А // Труды ЦИАМ. 1946. -ML" 19с.
  25. A.C. Двухтактные легкие двигатели. -М.1Машгизг 1950. 151 с.
  26. Орлин A.C.* Круглов М. Г. Двухтактные двигатели внутреннего сгорания. -М.: Машгиз, I960. -225 с.54^ Орлин A.C. Продувка 2 х тактных быстроходных двигателей внутреннего сгорания//Груди ЦИАМ, вып. 18, ОНТИ.-М., 1935. -172 с.
  27. P.M. Физические основы внугрицшшндровых про~ цессов в двигателях внутреннего сгорания. -I., 1983. -194 с.
  28. С.Й. Рабочие процессы транспортных гурбопоршневых двигателей. -М.- Машиностроение* 1978. -312 с.
  29. Д.А. Быстроходные турбопоршневые двигатели с вое-" пламененивм от сжатия. Теория, рабочий процесс и характеристики. ¦—-«М.:Машгиз, 1963. -638 с.
  30. С. Численные методы решения задач теплообмена, а динамики жидкости: Пер. с англ. -4!.: Энергоагомиздат, 1984. -152 с.
  31. Продувка и зарядка двухтактных двигагелей:/Сб. переводных статей под ред. Л. А. Рябцева ~М.: Машиностроение, 1934.
  32. .П., Березин С. Р., Гришин ЮД. О подогреве газа при i адиабатическом наполнении сосуда // Межвуз.науч.сб. -Уфа, 1976.'^/. -С.40−45.
  33. П. Вычислительная гидродинамика.4 Пер. с англ. -М.: Мир, 1980. -616 с.
  34. Семенов В. Г», Довгань О. П., КохГ. А" Методика и результаты экспериментального исследования показателей газообмена типа Д100 //ДВС, вып. 44.—Харьковr 1986. -С.80−85,
  35. В.П. Исследование газообмена комбинированного двухтактного двигателя на динамической модели: Авторе5. дис.". канд.техн.наук" -М.1971. -19 с"
  36. Семенов В. Г" Методика и результаты экспериментального исследования показателей газообмена двигателя типа ДГОО // ДВС, выи" 44.-Харьков, 1986, -С. 80−85.
  37. Е.С. Исследование турбулентного движения газав условиях поршневого двигателя // Горение в турбулентном потоке M", 1957. -C.I4I-I67.
  38. Т., Бредшоу П. Конвективный теплообмен / Пер. с англ" — М" — Мир, 1987. -592 с.
  39. Турбулентные течения реагирующих газов / Под ред. ПЛибби, Ф. Вильямеа. -М.- Мир, 1983″ -326 с.81″ Устименко Б. П. Процессьгагурбуленгного переноса во вращающихся течениях. -Алма-Ата: Наука, 1977, -226 с.
  40. Фрост У", Моулден Т. Турбулентность и принципы применения. /Пер.с англ"-М": Мир, 1986. -536 с.83″ Цветков В. Н" Теория двухтактных двигателей" -Изд-во Харьковского технологического ин-га,-Харьков, 1982. -320 с"
  41. Г. В. Исследование газообмена и его влияние на основные показатели рабочего процесса 2-х гакгного двигателя с прямоточной схемой продувки: Дис. канд.техн.наук. -Л., 1973. -127 с"
  42. Отчет НИИД Ж3149, 1989. -18 с.
  43. Отчет НИЩ J63204, 1990. -020 с.
  44. Отчет ШЩ H3I25, 1989. -17 с.
  45. Отчет ШЩ № 3244, 1990″ -28 с.
  46. Программа-процедура Ж91/1 НИЩ. Расчет периода задержки воспламенения дисперсной топлпво-воздушной смеси в условиях камеры сгорания дизелей. -M., 1980. -12 с.-367 105. Отчет НИИД Л883″ 1969. -29 с. ' .'
  47. П.П., Гринсберг Ф.Г" и др. Исследование и доводка тепловозных дизелей. -Харьков, 1975. -184 с. ' f'
  48. Седач В. С" Разработка элементов проточной части изделий с улучшенными газодинамическими характеристиками- Техн. информ., «Ворошиловград, 1989. -34 с»
  49. O.P., Козлов С .И. Определение выходных показателей2.х тактного двигателя: Огчег ЦИАМ, 1989. -32 с.
  50. Л.С., Березин O.P., Реунов А"Б. и др. Исследование влияния температуры наддувочного воздуха на протекание рабо- 'чего процесса в 2-х гактном двигателе с ЩЩ: Отчет ЦИАМ, 1988.~20с.
  51. O.P., Ронинсон Л. С., Горланц В.А.и др. Расчетное исследование газообмена развернутого двигателя ДН-200- Отчет ' ЦИАМ, 1992. -18 с.
  52. Р.К. Методы математического моделирования двигателей летательных аппаратов. -М": Машиностроение, 1988. -287 с.
  53. CHARACTERISTICS OF AIR MOTION IN THE CILINDER // SAE TECH. PAP, SER,-1981,-N810496,-P.1−18 f 167, IKEGAMI M, KQMATCU G, NISHIWAKI K, NUMERICAL SIMULATION
  54. RACTERISTICS-EFFECTS ON ENGINE PARAMETERS // FLOWS INTERN, COMBUST, ENGINES, 2 WINTER ANNU, MEET, ASME, NEW ORLEANS, DEC 9−14,1984, f N, Y, P,9—14i 170, LANCASTER D, EFFECT OF ENGINE VARIABLES ON TURBULENCE
  55. SCHLIEREK VISUALISATION OF THE FLOW AND DENSITY FIELDS IN THE CYLINDER OF SPARK IGNITION ENGlNk //SAE TECH, PAP" SER -I960.-N800044.-P, 1−13 V l62* OHIOASHI S, HAMAMOTO Y, TANABE S, GAS VELOCITY !
  56. TION //SAE TECH, PAP, SER,-1988,-N880575,-P, 1−10 ' |185, RAMOS J. OANY A, SIRIGNANO W, STUDY OF TURBULENCE JN A 1j
  57. SPARK IGNITION ENGINES //PROGRESS OF ENERGY AND COMBUSTION 4
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!