Конвективный теплообмен в цилиндре поршневого двигателя с открытой камерой сгорания

• Автор: Яксон, Ирина Александровна
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 141 с. : ил

Глава 1. Современное состояние вопроса исследования локального теплообмена в цилиндре поршневого двигателя
1.1. Анализ основных факторов влияющих на процессы теплообмена в камере сгорания поршневого двигателя

1.2. Численное моделирование движения рабочего тела в цилиндре

1.3. Краткий обзор современных методов моделирования локального конвективного теплообмена в цилиндре ДВС

1.4. Обзор работ по экспериментальному исследованию теплообмена в цилиндре

1.5. Оценка необходимой точности задания граничных условий

1.6. Выводы
Глава 2. Методика численного исследования движения рабочего тела в камере сгорания поршневого двигателя
2.1. Общие допущения модели движения рабочего тела в цилиндре ДВС. Уравнение движения рабочего тела в камере сгорания

2.2. Общие принципы построения конечно-элементной схемы решения

2.2.1. Подход к построению уравнений МКЭ и аппроксимация граничных условий

2.2.2. Составление уравнений конечных элементов
2.2.3. Решение систем алгебраических уравнений МКЭ
2.3. Конечноэлементная формулировка задачи гидродинамики
2.3.1. Потенциальная формулировка задачи
2.3.2. Конечноэлементная запись системы уравнений Эйлера в переменных «скорость — давление»
2.3.3. Построение конечно-элементной модели камеры сгорания двигателя
2.3.4. Сравнение результатов решения задачи в различных постановках
2.3.5. Примеры расчета полей скоростей для различных форм камер сгорания
2.4. Выводы
Глава 3. Методика расчета локального теплообмена в камере сгорания
3.1. Определение скорости выделения теплоты при сгорании топлива
3.2. Моделирование распространения фронта пламени в цилиндре двигателя искрового зажигания ,
3.2.1. Методика определения закона изменения радиуса кривизны сферического фронта пламени в камере сгорания ДВС искрового зажигания
3.2.2. ’ Методика определения термодинамических параметров топливовоздушной смеси
3.2.3. Методика расчета тепловыделения в цилиндре двигателя искрового зажигания
3.3. Моделирование термодинамических параметров рабочего тела в цилиндре дизельного двигателя 87 .
3.4. Определение локальных коэффициентов теплоотдачи
3.5. Учет лучистой составляющей теплообмена
3.6. Результаты моделирования локальных условий конвективного
теплообмена со стороны камеры сгорания
Выводы
Глава 4. Расчетное исследование теплового состояния деталей секции
головки блока цилиндров двигателя МеМЗ-245 ;
4.1. Результаты экспериментального исследования теплового состояния головки цилиндров двигателя МеМЗ
4.1.1. Описание экспериментальной установки
4.1.2. Термометрирование
4.1.3. Методика проведения эксперимента

4.1.4. Результаты экспериментального исследования
4.2. Расчетное исследование теплового состояния головки цилиндров двигателя МеМЗ
4.2.1. Выбор модели и метода расчета температурного состояния головки цилиндров
4.2.2. Моделирование граничных условий теплообмена головки цилиндров двигателя МеМЗ
4.3. Результаты расчетного исследования теплового состояния головки цилиндров двигателя МеМЗ
4.4. Выводы
Заключение
Список литературы

Трудности построения базисных функций, удовлетворяющих граничным условиям в случае криволинейных границ, сужают класс задач, решаемых классическим методом Галеркина. Возможности этого метода значительно расширяются, если выбрать базисные функции специального вида, имеющие малый носитель, т.е. отличные от нуля лишь в некоторой небольшой части области. В этом заключается особенность метода конечных элементов. Вся рассматриваемая область разбивается на подобласти, называемые конечными элементами. В одномерном случае эти элементы представляют собой просто отрезки. В двумерном и трехмерном случаях набор возможных форм гораздо шире. Наиболее распространенными в настоящее время являются треугольные и четырехугольные элементы для двумерной задачи и, соответственно, тетраэдральные и шестигранные для трехмерной.
Базисная функция полагается равной 1 в г'-м узле и обращается в 0 за пределами элементов, которым принадлежит этот узел. Коэффициенты в1 в (2.5) являются значениями функции в соответствующих узлах.
1-1 г г+1

Рис. 2.3 - Конечные элементы (а) и базисные функции (линейные (б) и квадратичные (в)) в одномерном случае Для улучшения аппроксимации решения можно использовать базисные
функции более высокого порядка, например квадратичные в пределах элемента
(см. рис. 2.3, в). Применение локальных функций в методе Галеркина позволяет
сравнительно легко аппроксимировать граничные условия. Соответствующая
система уравнений (2.8) будет разреженной, что может быть использовано для
построения более экономичных алгоритмов.
Учет граничных условий первого рода в (2.4) осуществляется на этапе
решения системы линейных уравнений (2.8). Если к-й узел лежит на границе