Методологические основы совершенствования систем воздухоснабжения транспортных двигателей

• Автор: Исаков, Юрий Николаевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 218 с. : ил.

Введение
Глава 1.
1.1. 1.2.
1.3.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Моделирование процессов в цилиндре поршневого двигателя и системах впуска и выпуска. Моделирование внутрицилиндровых процессов Расчет параметров изотропного рабочего тела во впускных и выпускных коллекторах Выводы по главе

Глава 2. Расчет характеристик агрегатов наддува
2.1. Аппроксимация характеристик компрессоров
2. 2. Расчет характеристик турбин
2. 3. Вью оды по главе
Глава 3.
3.1.
3. 2.
3. 3.
3.4.
Расчет параметров рабочего тела в составных
частях системы воздухоснабжения Выбор численного метода решения задач
о нестационарном течении газа в элементах систем впуска и выпуска
Метод крупных частиц в расчетах параметров
нестационарных потоков во впускных и выпускных системах турбопоршневых двигателей Апробация методов расчета процессов в
составных частях системы воздухоснабжения Выводы по главе
Глава 4. Анализ процессов в составных частях систем
воздухоснабжения транспортных двигателей
4.1. Моделирование стационарных потоков в
выпускных каналах
4.2. Моделирование нестационарных течений в
выпускных каналах
4.3. Расчетное исследование газодинамических
процессов во впускных коллекторах быстроходных двигателей
4.3.1. Стационарное течение воздуха во 127 впускном коллекторе
4.3.2. Численное исследование нестационарных 130 процессов во впускном коллекторе
4.4. Выводы по главе

Глава 5. Моделирование замкнутого рабочего цикла
комбинированного турбопоршневого двигателя
5.1. Порядок расчета параметров совместной
работы двигателя и агрегатов наддува
5.2. Апробация комплексной методики расчета
характеристик турбопоршневого двигателя
5.3. Выводы по главе
Глава 6. Расчетно-экспериментальное исследование
работы турбопоршневого двигателя с дополнительной камерой сгорания в системе воздухоснабжения
6.1. Оценка возможности использования 153 разработанных методик и алгоритмов для численного анализа характеристик двигателя
с дополнительной камерой сгорания в системе воздухоснабжения
6.2. Результаты экспериментального исследования 160 работы дизеля 6 ЧН 15/18 с дополнительной камерой сгорания в системе воздухоснабжения
6.2.1. Нагрузочные характеристики
6.2.2. Скоростные характеристики
6.3. Расчетное исследование работы транспортного 173 дизеля 6 ЧН 15/16 с дополнительной
камерой сгорания
6.3.1. Анализ характеристик дизеля 6 ЧН 15/16
форсированного до уровня Ре = 1,56 МПа
6.3.1.1. Нагрузочные характеристики
6.3.1.2. Скоростные характеристики
6.3.2. Исследование характеристик дизеля 195 6 ЧН 15/16 мощностью Ме = 552 кВт
(750 л.с.) в стендовых условиях
6.3.3. Расчетная оценка параметров дизеля 200 6 ЧН 15/16 мощностью Ме = 736 кВт
(1000 л.с.) в объектовых условиях
6.4. Выводы по главе
Заключение и общие выводы
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Успешное решение проблемы создания новых перспективных образцов транспортных машин в значительной степени определяется наличием мощных высокооборотных дизелей с высокими удельными показателями, отвечающих жестким габаритно-массовьм ограничениям. При разработке этих двигателей, помимо достижения заданного уровня агрегатной мощности, должны быть обеспечены такие важные для транспортной силовой установки параметры, как рабочий диапазон частот вращения коленчатого вала, коэффициент приспособляемости и приемистость двигателя, определяющие динамические качества транспортной машины.
Выполнение этих противоречивых требований связано с необходимостью проведения широкого комплекса научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по выбору и доводке параметров рабочего процесса как собственно двигателя, так и его составных частей, в том числе системы воздухоснабжения. Качество процессов в системах воздухоснабжения турбопоршневых двигателей оказывает существенное влияние на показатели их работы, определяя такие важнейшие характеристики как экономичность, надежность, диапазон изменения эксплуатационных режимов, динамические показатели. Это влияние определяется не только качеством процессов в составных частях, образующих систему воздухоснабжения, но и качеством взаимного согласования этих составных частей.
Особенно сильно сказывается степень совершенства отдельных элементов рассматриваемых систем на параметрах работы двигателя в целом в случае высокого его форсирования по среднему эффективному давлению за счет газотурбинного наддува. В этих условиях работа сжатия воздуха в компрессоре и располагаемая работа газа перед турбиной агрегата наддува имеют один порядок с работой, совершаемой цилиндрами двигателя, что определяет повышенные требования к степени совершенства процессов в турбине и компрессоре. При этом важно отметить, что повышение уровня форсирования дизеля связано с необходимостью решения задач не только аэродинамического совершенствования лопаточных аппаратов агрегатов наддува, но и обеспечения их вибронадежности при возросших значениях возмущающих воздействий со

Выводы по главе
На базе первого закона термодинамики с использованием известных соотношений составлены расчетные зависимости для определения параметров рабочего тела в цилиндрах на различных стадиях рабочего процесса. Результаты расчета являются исходными при последующем моделировании замкнутого рабочего цикла.
Предложены расчетные соотношения для определения температуры газов, покидающих цилиндры двигателя в период продувки, с целью уточнения характера изменения этой температуры во времени. Соотношения составлены в предположении двух граничных схем процесса:вытеснения продуктов сгорания и полного мгновенного перемешивания свежего воздуха с продуктами сгорания и принятой гиперболической зависимости перемешивания образовавшейся смеси с продуктами сгорания.
Параметры рабочего тела в цилиндрах, во впускной и выпускной системе при квазистационарных граничных условиях определяются по единой расчетной схеме с учетом теплообмена с ограничивающими поверхностями и внутренним подводом теплоты.
Расчет процессов очистки цилиндров от отработавших газов и наполнения их свежим зарядом в зависимости от поставленной задачи может выполняться с использованием квазистационарных и нестационарных условий на открытых границах.