Пуск дизельного двигателя с помощью вихревого турбстартера

• Автор: Москалев, Игорь Владимирович
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень сокращений

Введение

Глава 1. Пуск двигателя с использованием пневматической вихревой турбины

1.1. Требования, предъявляемые к системам пуска

1.2. Способы пуска ДВС. Преимущества и недостатки различных

способов

1.3. Существующие системы пневмостартерного пуска и их

недостатки
1.4. Устройство вихревых турбин
1.5. Особенности, преимущества и недостатки вихревых турбин
1.6. Методы расчета вихревых турбин
1.7. Численное моделирование газодинамических процессов
1.8. Исследование и моделирование стартеров и вихревых турбин
Глава 2. Численные методы Газодинамики. Программный комплекс FlowVision
2.1. Метод конечных объемов. Общие положения
2.2. Модель турбулентности и пристеночные функции
2.3. Общее описание программного комплекса FlowVision
2.4. Расчетная сетка во FlowVision
2.5. Модель зазора
2.6. Модель подвижных тел

2.7. Метод расщепления по физическим процессам
Глава 3. Проверка применимости математической модели для решения практических задач со сложным вихревым течением
3.1. Моделирование газодинамического диода
3.2. Влияние угла наклона лопаток на КПД вихревой турбины
Глава 4. Моделирование вихревого турбостартера
4.1. Постановка задачи
4.2. Расчетная модель
4.3. Результаты моделирования
4.4. Рекомендации по моделированию вихревых турбин
•ч 4.5. Особенности моделирования вихревой турбины на
многопроцессорных компьютерах
Глава 5. Моделирование динамики пуска дизеля ЯМЗ 842
5.1. Динамика пуска дизельного двигателя
5.2. Расчет среднего момента сопротивления двигателя при пуске
5.3. Зависимость среднего момента сопротивления двигателя от
температуры масла в процессе пуска
5.4. Моменты инерции в системе двигатель-турбостартер
5.5. Моделирование процесса пуска двигателя
5.6. Постановка задачи во Ио¥%юп
5.7. Результаты моделирования
Выводы
Список литературы
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ CFD — computational fluid dynamics;
CFL — число Курант-Фридрихса-Леви;
DNS — direct numerical simulation;
LES — large eddy simulation;
RANS — Reynolds-averaged Navier-Stokes;
MPI —- Message Passing Interface - протокол, обеспечивающий
обмен информацией между процессами многопроцессорной программы;
АКБ — аккумуляторные батареи;
ГУ — граничные условия;
ДВС — двигатель внутреннего сгорания;
МКО — метод конечных объемов;
НУ — начальные условия;
ПО — программное обеспечение;
ПК — программный комплекс;
СЛАУ — система линейных алгебраических уравнений;
СЭП — система электростартерного пуска;
ТС — турбостартерные системы;
УКК — угловая координата кривошипа;
ЧПУ — числовое программное управление;
ЭВМ — электронно-вычислительная машина.

идеального газа) или Навье-Стокса (для вязкого газа). Учет потерь от вязкости в моделях на основе уравнений Эйлера производится с привлечением экспериментальных данных. Для описания вязкой и теплопроводной жидкости применяются уравнения Навье-Стокса, которые дополняются уравнениями моделей турбулентности (RANS-методы - Reynolds-averaged Navier-Stokes).
Для экономии вычислительных ресурсов применяют технологию пристеночных функций, которая позволяет получать достаточно точное решение, применяя специальное граничное условие, позволяющее моделировать турбулентный пограничный слой на сравнительно грубой сетке [45]. Сложность такого подхода заключается в состыковке логарифмического профиля скоростей пристеночной функции с параметрами основного потока, одно из решений предложено в работе [46].
В последнее время можно отметить, что численное моделирование на основе полных уравнений Навье-Стокса вытесняет более простые модели [44], т.к. данная модель наиболее точно представляет реальные физические процессы и появляются необходимые вычислительные ресурсы. Другой тенденцией является переход к более точному описанию расчетной области [47]. Конкурентная борьба, борьба за экономичность и эффективность требуют отказаться от упрощенных подходов для достижения максимальной эффективности проектируемого устройства и минимизации финансовых и временных затрат на изготовление прототипов и их испытание.
Существуют альтернативы RANS-методам. На данный момент исключительно научный интерес, в силу крайне высокой ресурсоемкое, представляет собой подход к решению турбулентных течений с использованием уравнений Навье-Стокса, а не уравнений Рейнольдса, получивший название DNS (Direct Numerical Simulation) [48]. Данный подход обеспечивает высокую физическую точность за счет экстремально высокого пространственного и временного разрешения. С практической точки зрения все более широкое применение получает LES (large eddy simulation) - метод крупных вихрей. Крупномасштабные вихри в данном методе разрешаются