Обоснование рациональной геометрии впускного коллектора для повышения энергетических показателей роторно-поршневых двигателей

• Автор: Кузин, Виктор Станиславович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 121 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Анализ конструктивных схем и математических моделей роторнопоршневых двигателей
1.1. Анализ конструкций и условий эксплуатации роторно-поршневых двигателей
1.2. Математические модели РПД и методы их расчета
1.3. Цель и задачи исследования
1.4. Выводы
2. Разработка математического обеспечения для моделирования рабочего процесса роторно-поршневого двигателя
2.1. Разработка математической модели
2.2. Определение геометрических параметров эпи- и гипотрохоидных роторно-поршневых двигателей
3. Разработка одномерной математической модели течения газа
в трубопроводе впускного коллектора
3.1. Получение зависимостей, описывающих течение газа в трубопроводе
3.2. Определение начальных и граничных условий для решения системы уравнений, описывающих течение газа
3.3. Вычисление параметров газа в различные моменты времени
3.4. Определение газодинамических параметров течения газа при распаде произвольного разрыва
3.5. Определение основных соотношений
3.6. Условия выбора шага по времени и по координате
3.7. Определение параметров потока газа при линейном приближении
4. Экспериментальное исследование рабочих процессов РПД
4.1. Планирование и проведение эксперимента
4.2. Проверка адекватности разработанного математического описания

4.3. Разработка методики расчета впускного трубопровода
с непрерывным изменением длины
4.4. Расчет перетечек
4.5. Расчет основных геометрических параметров РГТД
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В настоящее время поршневые двигатели внутреннего сгорания представляют собой наиболее распространенный источник механической энергии. За многие десятилетия своего развития поршневой двигатель достиг высокой степени совершенства. Однако поршневой двигатель обладает существенным недостатком — необходимостью преобразования поступательного движения во вращательное движение вала. В связи с этим по некоторым показателям (простоте конструкции, габаритам и массе, числу оборотов и вибрациям) поршневой двигатель значительно уступает двигателям, в которых осуществляется только вращательное движение, например турбинам и роторно - поршневым двигателям (РПД).
Преимущества роторного двигателя состоят в следующем: компактность, малая удельная масса, плавность и малая шумность работы, пониженная склонность к детонации, полная уравновешенность масс, пологая кривая изменения крутящего момента, отсутствие клапанного механизма, легкость в управлении.
Недостатками такого двигателя являются нерациональная форма камеры сгорания, что вызывает увеличение фронта пламени и, следовательно, сравнительно высокие уровни выбросов с отработавшими газами углеводородов; повышенный удельный расход топлива и масла, связанный с особенностями протекания процесса сгорания и условиями теплоотдачи, наполнения; сравнительно высокая стоимость изготовления; невозможность работы в режиме дизеля.
Тем не менее, отдельные недостатки возможно устранить при наличии адекватных математических моделей характеризующих работу РПД.
Из обзора доступной научно-технической литературы следует, что отсутствуют математические модели, в которых рассматриваются рабочие процессы одновременно во всех полостях РПД, не учитывается переменность граничных условий на входе и выходе двигателя. В частности, мало информации об отрицательном явлении межцикловой (межкамерной) нестабильности рабочего процесса в РПД.

8р = Н-1р.
8. Площадь поперечного сечения рабочей камеры двигателя
Р = Ут/Н.
9. Площадь теплообмена между рабочим телом и стенками рабочей камеры
Его = + Бр + Бц .
В записанных уравнениях:
Урщ - Н • —— • (а + к) • е • біп— , (*) г -1 г
- рабочий объем одной камеры
Уьд = Н • ~~~ • (а + к) ■ е • эш— . (**) г + 1 ъ
действительного контура, с = а / Я - параметр формы, е = Я - г - эксцентриситет, а - расстояние от точки А до центра ротора О], Я - радиус окружности, ко-
торая без скольжения катится по неподвижной окружности радиуса г с центром О,, расположенной внутри нее (рис.2), є - степень сжатия, Н - длина рото-

ра, V)/ - угол поворота ротора, -— = со - угловая скорость вращения ротора.

Действительный контур рабочей полости представляет собой кривую эквидистантную теоретическому контуру и отстоящему от него на расстоянии к.