Разработка расчетно-экспериментальной методики исследования теплонапряженности авиационного дизельного двигателя

• Автор: Кучин, Владимир Васильевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 140 с. : ил.

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ

1Л Основные направления развития авиационных поршневых

двигателей

1.2 Методы оценки теплонапряженности форсированных двигателей

1.3 Анализ существующих методов определения граничных условий

по теплообмену в КС поршневых двигателях

1.4 Характеристики горения

1.5 Анализ существующих методов определения граничных условий

по теплообмену в системе охлаждения

1.6 Цель и задачи исследований

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОНАПРЯЖЕННОСТИ ДЕТАЛЕЙ
2.1 Методика постановки экспериментов
2.2 Экспериментальная установка и термометрирование исследуемых объектов
2.3 Результаты измерений и их анализ
2.4 Выводы по главе
ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ТЕПЛОНАПРЯЖЕННОСТИ
3.1 Методика расчета рабочего процесса с учетом локального мгновенного теплообмена между рабочим телом и деталями камеры сгорания
3.2 Существующая программа
3.3 Модернизация существующей программы
3.4 Выводы по главе
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Анализ рабочего процесса
4.1.1 Процесс сжатия
4.1.2 Процесс сгорания
4.1.3 Процесс расширения и продувки
4.2 Корректировка а-формулы
4.3 Моделирование локальных ГУ по теплообмену
4.4 Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А Результаты экспериментальных исследований
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Текст доработанной программы
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ВМТ - верхняя мертвая точка;
ГТД - газотурбинный двигатель;
ГУ - граничные условия;
ДВС - двигатель внутреннего сгорания;
КВ - коленчатый вал;
КС - камера сгорания;
КПД - коэффициент полезного действия;
МКЭ - метод конечных элементов;
НМТ - нижняя мертвая точка;
ПД - поршневой двигатель;
ЦГТГ - цилиндро-поршневая группа;
2В, 30 - модель - двумерная и трехмерная математические модели деталей и узлов;
э. кВт ч. - эффективный киловатт в ч;
Ст - средняя скорость поршня, м/с;
Д, - диаметр цилиндра, мм;
Св - расход воздуха через двигатель, кг/с;
(ЗУ- часовой расход топлива, кг/ч;
^ - удельный эффективный расход топлива, г/э. кВт ч;
10 - теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, кг/кг топлива;
Ме - эффективная мощность двигателя, кВт;
Ыл - литровая мощность двигателя, кВт/л.;
п - частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин;
р0 - давление атмосферного воздуха, МПа;
рк - давление наддувочного воздуха, МПа;
р1 - среднее индикаторное давление поршневого двигателя, МПа;

представлены параметры эффективности сгорания. Наблюдается значительный разброс значений эффективности сгорания, что указывает на различие в протекании процессов смесеобразования и сгорания топлива, это обусловлено нестабильной работой экспериментальной топливной аппаратуры. Достижение высоких значений давления и частоты впрыска топлива необходимых для данного типа двигателей, представляет собой отдельную техническую задачу, рассмотрение которой не является целью данной работы. Повышение точности расчета параметров тепловыделения с помощью предлагаемого метода обработки экспериментальных диаграмм будет способствовать получению более достоверной информации при доводке высоконагруженной топливной аппаратуры. В данном случае использованы экспериментальные на-сос-форсунки с давлением впрыска 50 МПа и частотой вращения кулачкового вала до 5000 мин
Максимально полученное значение коэффициента эффективности сгорания 0,885 является хорошим результатом для данного типа двигателя и указывает на принципиальную возможность достижения заявленных параметров крейсерского режима.
Расчетное значение коэффициента остаточных газов 0,015 указывает на высокое качество продувки, что обеспечивается высоким значением суммарного коэффициента избытка воздуха ав =3,9 (сгорание топлива при ав =2,5).
Таблица 2
Параметры эффективности сгорания
№ режима Я ц г/цикл Коэффициент эффективности сгорания
эксперимент расчет
1 0,0126 0,0104 0,825
2 0,0149 0,0125 0,840
3 0,0172 0,0144 0,836
4 0,0204 0,0167 0,818
5 0,0232 0,0205 0,885
6 0,0250 0,0198 0,790
7 0,025 0,0198 0,775
8 0,0253 0,0206 0,815