Совершенствование метода определения облика золотниковой камеры сгорания постоянного объема с исследованием ее характеристик

• Автор: Кувтырев, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 169 с. : ил.

• СОДЕРЖАНИЕ

Основные условные обозначения

1 Обзор публикаций. Постановка задачи исследования

1.1 Обзор публикаций

1.2 Постановка задачи исследования

2 Объект исследования. Результаты экспериментов

2.1 Золотниковая камера сгорания при постоянном объеме

{*■ 2.2 Экспериментальная камера сгорания при постоянном объеме в

составе стенда

2.3 Экспериментальное исследование камеры сгорания

2.4 Исследование вращающего момента на золотнике

2.5 Выводы по разделу
3 Математическая модель рабочих процессов, протекающих в золотни-ковой камере сгорания постоянного объема
3.1 Допущения, начальные условия
3.2 Анализ термодинамических процессов, протекающих в золотниковой камере сгорания
3.3 Анализ теплового состояния, тепловой баланс золотниковой камеры сгорания
3.4 Описание алгоритма расчета рабочих процессов в золотнико-
, вой камере сгорания при постоянном объеме
3.5 Адекватность расчетов выполненных на математической модели золотниковой камеры сгорания экспериментальным данным
3.5.1 Оценка достоверности математической модели при определении теплового состояния стенки золотниковой камеры сгорания
3.5.2 Сопоставление расчетов, выполненных на математиче-ской модели с экспериментальными данными, при протекании процесса газообмена в камере

3.6 Выводы по разделу
4 Проведение исследований рабочего процесса золотниковой камеры сгорания на математической модели при заданных условиях
4.1 Цель исследований, выбор основных критериев
4.2 Влияние размерности камеры сгорания на параметры рабочего процесса
4.3 Влияние термодинамических параметров на характеристики рабочих процессов протекающих в золотниковой камере сгорания
4.3.1 Влияние состава воздуха на входе в камеру
4.3.2 Зависимость характеристик КС от частоты вращения золотника
4.3.3 Влияние перепада давления на входе и выходе КС У=сопз1
4.4 Исследование теплового состояния камеры сгорания У=сош1
4.5 Сравнение камер периодического сгорания
4.6 Выводы по разделу
5 Применение математической модели камеры сгорания У=сопз1 при создании двигательных установок
5.1 Особенности применения математической модели при расчетах характеристик ПуВРД
5.2 Пример расчетно-конструкторской разработки ПуВРД для БЛА, как альтернативы малоразмерным ТРД
5.3 Расчетно-конструкторская проработка турбостартера для запуска дизелей в условиях Севера
5.4 Выводы по разделу
Заключение
Список использованных источников
Приложение А. Акт о внедрении результатов диссертационной работы
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ а- коэффициент избытка воздуха;
ак - конвективный коэффициент теплоотдачи, Дж/(К-м2); ctw-сз- коэффициент теплоотдачи между свежим зарядом и стенкой камеры сгорания, Дж/ (К-м2);
a-wj— коэффициент теплоотдачи от горячих газов к стенке камеры сгорания, Дж/(К-м2);
ßmax— максимальная скорость тепловыделения, кДж/с; ß— скорость тепловыделения, кДж/с;
5пгг" толщина теплозащитного покрытия, м;
Sei— толщина стенки камеры сгорания, м;
5ст«- толщина стенки стабилизатора, м;:
5пр- средняя толщина воздушной прослойки, определенная по замерам,
5„п- толщина ТЗП, м;
8ст- толщина основной стенки камеры сгорания, м; рта,- плотность теплозащитного покрытия, кг/м3; ew- степень черноты стенки камеры сгорания;
S,.’— степень черноты излучающих газов при температуре газов;
Sp”- то же, при температуре стенки; е(А.)- газодинамическая функция плотности;
Ствх- коэффициент сохранения давления во входном устройстве; у— коэффициент остаточных газов;
Хг~ приведенный коэффициент теплопроводности стенки камеры, (Вт/(м-К)];
Лсгб- теплопроводность материала стабилизатора, [Вт/(м-К)];
А,пр- теплопроводность воздушной прослойки, [Вт/(м-К)];
Ятз,,- теплопроводность теплозащитного покрытия, [Вт/(м-К)];

ем гидравлического сопротивления. Поэтому был применен альтернативный вариант с напылением теплозащитного покрытия (ТЗП), из циркония (2г02) толщиной 1 мм, на внутренную стенку камеры и установкой в ней стабилизаторов простой формы не увеличивающих гидравлическое сопротивление. Применение в камере ТЗП не только уменьшает потери тепла и тепловую нагрузку на основную стенку камеры, как в ДВС или в современных ГТД Р=сопз1:, но и обеспечивает более высокую температуру внутренней поверхности камеры. А установка стабилизаторов поверх ТЗП способствовала более сильному их нагреванию из-за уменьшения теплоотвода от них к стенке через ТЗП. Стабилизаторы были выполнены и испытывались в двух вариантах конструктивного исполнения (рисунок 15 и 16). Дальнейшие результаты экспериментальных исследований показали, что наиболее эффективным является применение стабилизаторов пламени, выполненных по варианту И. С помощью их было получено воспламенение топливной смеси (при отключённом зажигании) на основных режимах работы КС, обеспечена стабильная работа экспериментальной установки.
На осциллограммах (рисунки 17, 18) показана запись давления газов Рг в камере сгорания. Расшифровка записей показала, что для коэффициентов избытка воздуха а=1,75 получены максимальные давления сгорания Рг= 0,65 МПа близкие к расчетным, при этом полнота сгорания г|г= 0,85 (приблизительно определена через соотношение давлений Рэкс/Ррасчет) и теплонапряжен-ность камеры Н=3254 кДж/(м3-ч-Па) [54]. С повышением коэффициента избытка воздуха а>2 полнота сгорания топлива в камере повышалась, так при а=2.65: Рг=0.548 МПа, т]г= 0,912. Для а< 1.8 отмечены нестабильность в работе камеры, пропуски рабочих циклов (сгорания). Анализ работы топливной системы высокого давления, препарированной датчиком замера давления АУЬ и результатов вычислительного эксперимента, проведенного в ЦИАМ [45] показали, что наиболее вероятными причинами этого могут быть следующие:
- при увеличении цикловой подачи топлива растет время впрыска, кроме