Экспериментально-расчетное прогнозирование теплового нагружения головки цилиндра транспортного дизеля

• Автор: Новиков, Виктор Григорьевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 134 с. : ил.

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ТЕПЛОВОЙ
НАПРЯЖЕННОСТИ ГОЛОВКИ ЦИЛИНДРА ТРАНСПОРТНОГО ДИЗЕЛЯ
1.1. Существующие методы оценки тепловой напряженности деталей ДВС
1.2. Граничные условия в задачах теплопроводности
1.3. Способы определения локальных тепловых потоков
1.4. Математические методы получения апроксимирующих зависимостей теплового нагружения головки цилиндра
1.5. Постановка задачи
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-РАСЧЕТНОГО
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛОКАЛЬННЫХ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ
В ГОЛОВКУ ЦИЛИНДРА ТРАНСПОРТНОГО ДИЗЕЛЯ
2.1. Сущность предлагаемого экспериментального метода определения тепловых потоков
2.2. Описание используемых датчиков тепловых потоков
2.3. Прибор для измерения показания предлагаемых датчиков тепловых потоков
2.4. Тарировка комплекса для определения тепловых потоков
2.5. Экспериментальная проверка предложенного метода определения тепловых потоков
2.6. Оценка погрешности определения коэффициентов тарировки
и тепловых потоков
2.7. Разработка алгоритма и программы построения регрессионных моделей локальных тепловых потоков
2.8. Методика построения регрессионных моделей
Выводы по главе

3. РАЗРАБОТКА РЕГРЕССИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ В ГОЛОВКУ ЦИЛИНДРА ТРАНСПОРТНОГО ДИЗЕЛЯ
3.1. Экспериментальные исследования тепловых потоков в
головку цилиндра
3.2. Построение регрессионных моделей локальных тепловых
потоков в головку цилиндра
3.3. Обобщенные регрессионные модели определения локальных тепловых потоков в головку цилиндра транспортного дизеля
3.4. Сравнительная оценка распределения локальных тепловых потоков на огневом днище головки цилиндров по различным
методикам
Выводы по главе
4. ПРИМЕНЕНИЕ РЕГРЕССИОНЫХ МОДЕЛЕЙ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ
ГОЛОВКИ ЦИЛИНДРА ДИЗЕЛЯ КамАЗ
4.1. Расчетная схема головки цилиндров
4.2. Сравнительные результаты экспериментально- расчетной
оценки теплового состояния головки цилиндра дизеля КамАЗ
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

В условиях рыночной экономики и острой конкуренции особую актуальность для производственных предприятий приобретает проблема регулярного обновления выпускаемой продукции, повышение ее качества и максимального удовлетворения запроса потребителей.
Перед двигателестроением в настоящее время очень остро поставлена задача по значительному улучшению технико-экономических показателей вновь создаваемых перспективных двигателей внутреннего сгорания (ДВС), а также совершенствованию существующих за счет увеличения мощности и ресурса работы, снижения токсичности отработанных газов, применения альтернативных видов топлива (метанол, природный газ и т.д.) и др. при одновременном повышении топливной экономичности.
Форсирование ДВС путем увеличения среднего эффективного давления Ре и частоты вращения коленчатого вала П, применение альтернативных видов топлива привели к появлению ряда проблем при проектировании, изготовлении и в эксплуатации дизелей. Наиболее важные из них связаны с ростом механических и особенно тепловых нагрузок на детали цилиндропоршневой группы (ЦПГ). Их тепловая напряженность стала основным препятствием к дальней-шему форсированию и повышению надежности ДВС.
Изучению проблем тепловой напряженности деталей ЦПГ посвящены работы Г.А. Давыдова, М.К. Овсянникова, Г.Б. Розенблита, В.А. Родионова,
Н.Д. Чайнова, H.A. Иващенко, А.К. Костина, P.M. Петриченко, B.C. Семенова, Б.С. Стефановского, А..Б. Ибрагимова, Е.А. Максимова, Р.З. Кавтарадзе, А..Ф. Шеховцова, Н.Х. Дьяченко, Г. Эйхельберга, Г. Вошни, Н. Хейнана, С. Френча, Дж. Алкока, М. Лэнгболла и др.
Повышение Ре путем увеличения цикловой подачи топлива приводит к усилению теплообмена между рабочим телом и стенками деталей, образующих камеру сгорания. За счет этого увеличивается удельный тепловой поток через стенки, что вызывает рост температур и температурных градиентов при неизА k.
Т шах
= 360312 Вт/(м2 дел.).

В соответствии с методикой, приведенной выше, определим АС/тах и
Для датчика из чугуна СЧ ХНМ при проведении эксперимента имеем
qя =340431 Вт/м2; кТ =5267100 Вт/(м2 дел.); ДкТ = 193600 Вт/(м2дел.); Ям =43,642 Вт/(м К); ЯГ=46,85 Вт/(м К); tT=225 °С; /„=347 °С;
ДЯ„ =1,031 Вт/(м К) и ДЯ7’ = 1,41 Вт/(м К) (погрешность определения Яне более ±3% [10] ); Дер=0,75 мкВ/°С и Де„=0,78 мкВ/°С ( по аналогии с определением погрешности термоЭДС [61]).
Тогда Д<7тах =45069 Вт/м2; <^?тах = 13,2 %.
Для датчика из сплава АЛ4 при проведении эксперимента имеем q^j—207233 Вт/м2; kj =4976200 Вт/(м2 дел.); Акт =360300 Вт/(м2дел.); Я„ =155,44 Вт/(м К); Яр=158,00 Вт/(м К); tT=175 °С; /„ =111 °С;
Дtu = Д/р=2 °С; ер=32,125 мкВ/°С; еи =30,397 mkB/üC; U= 0,04; дС/=0,001; дЯи=4,65 Вт/(м К) и дЯт’=4,74 Вт/(м К) (погрешность определения Яне более ±3% [10]); Дв7' =0,51 мкВ/°С и Aew=0,79 мкВ/°С ( по аналогии с определением погрешности термоЭДС [61].
Тогда Ас/mах=35213 Вт/м2; öqmax=7,0%
Таким образом, при проведении эксперимента по условиям, указанным в п. 2.5 установлено:
погрешность определения q по предлагаемой методике меньше, а
погрешность определения q по известной методике ( см. п. 2.1, формула 2.2 ),
больше предельной погрешности для датчика из чугуна;
Sqmах. Величина теплового потока qя определяется из выражения ( 2.12 ).
Аtu - AtT=2 °С; ег=33,099 мкВ/°С; еи =34,288 мкВ/°С; U =0,071; AÜ =0,001;