Газодинамическое совершенствование проточной части двигателей внутреннего сгорания

• Автор: Гришин, Юрий Аркадьевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 435 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, ИНДЕКСОВ И СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ГАЗООБМЕНА - ВАЖНЕЙШЕЕ НАПРАВЛЕНИЕ РАБОТ ПО УЛУЧШЕНИЮ ХАРАКТЕРИСТИК КОМБИНИРОВАННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
1.1. Роль газодинамических исследований в разработке и доводке перспективных двигателей
1.2. Расчетные и экспериментальные методы газодинамики двигателей
2. МОДЕЛИ ДЛЯ РАСЧЕТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕЧЕНИЯ В ГАЗОВОЗДУШНОМ ТРАКТЕ ДВИГАТЕЛЕЙ
2.1. Физические модели
2.2. Математические модели
2.2.1. Уравнения пространственного течения
2.2.2. Уравнения одномерного течения
2.2.3. Характеристическая форма уравнений
2.2.4. Основные закономерности течения в простых
волнах
2.2.5. Приведенные скорости и газодинамические
функции для простых волн
2.2.6. Дифференциальные газодинамические функции
для простых волн
2.2.7. Дифференциальные соотношения на фронтах
волн в каналах с переменной площадью проходного сечения

3. РАЗВИТИЕ ЧИСЛЕННЫХ МЕТОДОВ ГАЗОВОЙ ДИНАМИКИ
3.1. Модификации метода крупных частиц для моделирования пространственных течений
3.1.1. Неявная схема второго порядка точности
для политропного газа
3.1.2. Упрощенные модификации неявной схемы
3.1.3. Тестирование расчетных моделей
3.2. Моделирование одномерных течений
3.2.1. Метод характеристик с плавающей сеткой
3.2.2. Метод распада разрыва с фиксированной сеткой
4. ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ ДЛЯ ЧИСЛЕННЫХ МЕТОДОВ И ИХ ПРОВЕРКА
НА ПРИМЕРЕ ВЫПУСКНЫХ ОКОН ДВУХТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
4.1. Представление о распаде произвольного разрыва
основа для разработки граничных условий
4. 2. Схема проверки граничных условий
4.3. Метод разделяющей линии тока для расчета отрывного течения
4.3.1. Основные положения и расчетные соотношения метода для несжимаемой жидкости
4.3.2. Расчетные соотношения метода для сжимаемого газа
4.4. Использование соотношений метода разделяющей
линии тока в составе граничных условий
4.5. Определение направлений векторов осредненных
скоростей потока в сечении выпускных окон
4.6. Проверка метода разделяющей линии тока при

исследовании стационарного течения через окна
4.6.1. Исследования на простейшей плоской модели
4.6.2. Снижение потерь профилированием выпускного патрубка
4.6.3. Исследования выпускных окон двигателя с петлевой продувкой
4.6.4. Использование результатов исследования окон для двигателей с прямоточной продувкой
4.7. Нестационарное течение через выпускные окна
4.7.1. Исследования на одноцикловой установке
4.7.2. Результаты исследований на двигателе
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ГАЗОВОЗДУШНОГО ТРАКТА
5.1. Выпускной клапан
5.1.1. Особенности метода разделяющей линии тока при расчете течения через клапан
5.1.2. Продувки и снижение потерь в системе "клапан-патрубок"
5.1.3. Исследования нестационарного течения
5.2. Осевая турбина
5.2.1. Особенности метода разделяющей линии тока при расчете отрыва в решетках осевых профилей и построение их характеристик
5.2.2. Исследования нестационарного течения
5.3. Радиальная турбина
5.3.1. Расчет течения в безлопаточном
направляющем аппарате

мы [88]. Однако данный вариант предполагает выполнение итераций на каждом расчетном шаге и оставляет первый порядок точности по времени.
В целом представляется, что МКЧ в наибольшей степени удовлетворяет потребностям пространственного моделирования в ГВТ [90, 150]. Тем не менее следует признать весьма актуальными работы по созданию его более совершенных модификаций, разработке новых алгоритмов и различного рода математических приемов, направленных на ускорение расчетов. Учитывая опыт экспериментальных работ многих организаций по улучшению газодинамических характеристик различных элементов и местных сопротивлений, которые проводятся методом продувок холодным воздухом, целесообразно также провести исследования возможности применения в МКЧ в качестве базовой физической модели упрощенного представления изотермического газа вместо гораздо более сложного политропного. С этой целью полезна также разработка вязких моделей, ускоряющих сходимость расчетов.
Необходимо отметить еще одно важное обстоятельство, относящееся к моделированию задач газовой динамики. Его результаты в значительной степени зависят от задания соотношений на границах расчетных областей. На закрытых границах, т.е. на твердых стенках, с этими соотношениями все обстоит благополучно. В зависимости от поставленных задач и направлений течения задают полное торможение, проскальзывание, прилипание [11], тот или иной закон пограничного слоя на твердой стенке [16], позволяющий уменьшать число ячеек около границ. Для открытых границ проблема сравнительно легко решается при использовании численного метода РПР - и на самих границах можно записать соотношения РПР, удовлетворяющие всем законам нестационарного втекания или истечения [16]. В ос-