Идентификация теплообменных соотношений в конструкционных элементах энергосиловых установок с воздушным охлаждением

• Автор: Илюхин, Илья Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные условные обозначения

Общая характеристика работы

Глава I
Обзор и анализ литературы по определению теплообмена и теплонапряженности ДВС. Постановка задач исследований по данному направлению для бензиновых авиационных поршневых двигателей (АПД) с воздушным охлаждением

1. 1 Особенности авиационных ДВС с точки зрения условий работы,

теплообмена и теплонапряженности

1.2 Приближенная схема теплообмена в цилиндре ДВС и его идентификация

со сложным теплообменом в циклическом процессе подобных устройств

1.3 Анализ уравнений для расчета мгновенных и средних коэффициентов теплоотдачи от газа в стенки КС
1.3.1 Сравнительная количественная оценка теплоотдачи в стенки КС исследуемого двигателя М-14П по наиболее применимым формулам разных авторов
1.4 Анализ работ по лучистому теплообмену в бензиновых ДВС
1.5 Обзор работ по исследованию теплообмена в оребрении головок и гильз цилиндров ДВС с воздушным охлаждением
1.6 Выводы и постановка задач исследований
Глава II
Методика проведения экспериментальных исследований и обработки их результатов
2.1 Объект и задачи исследований
2.2 Общая методика и программа комплексных экспериментальных исследований температурного состояния, теплообмена и оценки эффективности системы воздушного охлаждения авиационных ДВС
2.3 Методика экспериментального исследования температурных полей головок и гильз цилиндров в условиях стендовых испытаний двигателя
2.4 Методика измерения плотности теплового потока в стенку головки
цилиндра
2.5 Методика измерения температур огневой поверхности поршня и тепловых потоков в донышко поршня
2.6 Методика экспериментальных исследований теплообмена в межреберном канале системы охлаждения
2.7 Оценка погрешностей результатов измерений
Глава III
Результаты экспериментальных исследований теплового состояния деталей ЦПГ двигателя и теплоотдачи в системе воздушного охлаждения в стендовых условиях
Введение
3.1 Результаты исследований температурного состояния головки и гильзы
цилиндра
3.2 Результаты исследований температурного состояния поршня
3.3 Влияние режимных параметров на температурное состояние и теплонапряженность деталей ЦПГ
3.4 Обобщение результатов исследования теплоотдачи в межреберном канале головки дефлектированного цилиндра в системе воздушного охлаждения АПД
3.5 Анализ результатов и выводы
Глава IV
Результаты экспериментального исследования закономерностей теплоотдачи
от газа в стенки камеры сгорания АПД
Введение
4.1 Обоснование выбора временной формы представления граничных условий теплоотдачи от газа в стенки КС ДВС
4.2 Оценка величины радиационной составляющей в общем теплообмене в
КС бензиновых ДВС
4.3 Результаты экспериментальных исследований теплоотдачи от газа в
стенки камеры сгорания и их обобщение
4.3.1 Результаты экспериментального исследования теплоотдачи от
газов в донышко поршня
4.3.2 Результаты экспериментального исследования теплоотдачи от
газов в стенки головки цилиндра
4.3.3 Исследование влияния режимных параметров двигателя на
интенсивность теплоотдачи от газа в стенки камеры сгорания

4.3.4 Обобщение результатов исследования закономерностей
теплоотдачи от газа в стенки КС АПД
4.4 Выводы
Глава V
Идентификация полученных граничных условий теплоотдачи от газа в стенки КС и в системе воздушного охлаждения. Разработка инженерных методов улучшения температурного состояния АПД
Введение
5.1 Расчетное определение температурных полей основных деталей ЦПГ
5.1.1 Расчет температурного поля поршня
5.1.2 Расчет двухмерных температурных полей головки и гильзы цилиндра
5.1.3 Оптимизация температурного состояния и тепловой напряженности головки цилиндра посредством вариантных расчетов температурного поля
5.2 Разработка методики оптимизации по энергозатратам геометрии прямоугольного оребрения в системе воздушного охлаждения АПД
5.3 Аналитическое исследование эффективности прямоугольных композитных охлаждающих ребер с высокотепло проводным покрытием
5.4 Результаты экспериментальных исследований теплового состояния цилиндра АПД типа М-14 с модифицированной головкой
5.5 Формирование облика базового унифицированного цилиндра для отечественных АПД семейства М-
5.6 Выводы
Основные результаты и выводы
Список использованной литературы

Показатель степени при температуре газа в этом случае имеет весьма малые численные значения и без большой погрешности этим сомножителем можно пренебречь. Для тех же случаев, когда величиной сомножителя Т" в преобразованном уравнении нельзя пренебречь, определялось его численное значение в рабочем диапазоне температур газа в цилиндре и среднее значение вводилось в константу критериального уравнения.
Таблица 1.4 - Результаты расчета тепловых потоков
Автор формулы [источник] Режим работы двигателя М-14П
п=2900мин1 п=2400 мин'1 п=1730 мин’
Ч МВт м2 Я тах МВт м2 Ч Чэн*. % ^тах Ятах'ійх % Ч МВт мг Ятах МВт мг ч Ч Э/в. % Чта^йх % Ч МВт м2 ^тах МВт м2 ч Чэи* % Ятв&йх %
1. Нуссельт В. [78] 0,6 23 9,1 5 158 179 0,5 12 7,9 0 133 160 0,3 02 3,6 5 104
2. Бриллинг Н. [П] 0,1 16 1,8 0 29 35 0,1 07 1,5 5 28 31 0,0 70 0,8 0 24
3. Ленин И., Костров А. [69] 0,3 49 5,5 0 88 108 0,3 14 4,4 0 82 89 0,1 86 0,8 0 64
4. Ананд В. [125] 0,6 05 6,5 0 153 127 0,5 23 5,8 5 136 118 0,4 07 4,2 0 140
5. Цапф X. [170] 0,3 97 ... 101 ... 0,3 03 ... 79 ... 0,2 56
6. Огури Т. [153] 0,7 68 8,7 50 194 172 0,7 09 7,3 0 185 147 0,6 40 5,7 0 220
7. Эйхельберг Г. [138] 0,3 95 5,1 0 100 100 0,3 84 4,9 5 100 100 0,2 91 2,4 5 100
8. Овербей В. [154] 0,3 02 3,0 0 76 59 0,2 67 2,7 0 70 54 0,1 51 1,5 0 52
9. Пинкель Б. [152] 0,3 92 ... 99 ... 0,3 44 ... 90 ... 0,2 10 ... 72
10. Эккерт К. [140] 0,3 98 ... 101 ... 0,3 60 ... 94 0,2 49 ... 86
11. Ожгихин Н. [80] 0,3 43 ... 55 ... 0,3 30 ... 54 0,2 30 ... 50
12. Мацкерле Ю. [73] 0,3 64 ... 58 ... 0,3 27 ... 54 ... 0,2 58 56
13. Вошни Г. [165] 0,2 55 2,5 0 65 49 0,2 41 2,0 8 63 42 0,1 29 1,1 5 44
14. Эксперимент 0,4 48 ... 113 ... 0,4 02 ... 105 ... 0,2 94 ... 101
Конвективный теплообмен в цилиндре будем оценивать критерием Ми =--------------, где

а - коэффициент теплоотдачи от газа к стенке цилиндра; Б - характерный размер - диаметр цилиндра двигателя; X - коэффициент теплопроводности газа.