Повышение эффективности рабочих процессов в судовом дизеле согласованным выбором параметров топливной аппаратуры и камеры сгорания

• Автор: Мащенко, Владимир Юрьевич
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 209 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ ИЗВЕСТНЫХ МЕТОДИК РАСЧЕТА ТОПЛИВОПОДАЧИ И ВНУТРИЦИЛИНДРОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ДИЗЕЛЕ
1Л Методики расчета топливоподачи
1.1.1 Математические модели процесса топливоподачи
1.1.2 Методика расчета Ю. Я. Фомина
1.1.3 Методика расчета Б. П. Пугачева
1.1.4 Общая оценка методик расчета топливоподачи
1.2 Методики расчета внутрицилиндровых процессов
1.2.1 Классификация моделей внутрицилиндровых процессов
1.2.2 Методики расчета с интегральным описанием рабочего тела без учета характеристики топливоподачи
1.2.3 Методики расчета, интегрально описывающие рабочее тело с учетом характеристики топливоподачи
1.2.4 Методики расчета, описывающие структуру рабочего тела без учета пристенных потоков
1.2.5 Методики расчета, описывающие структуру рабочего тела с учетом пристенных потоков
1.2.6 Общая оценка методик расчета внутрицилиндровых процессов
1.3 Учет кинетики химических реакций при моделировании внутрицилиндровых процессов
1.3.1 Классификация кинетических моделей
1.3.2 Кинетические модели предпламенных процессов
1.3.3 Кинетические модели одностадийного процесса горения
1.3.4 Кинетические модели двухстадийного процесса горения
1.3.5 Моделирование образования оксидов азота
1.3.6 Общая оценка кинетических моделей
1.4 Выводы по разделу и задачи исследования
2 РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТОПЛИВОПОДАЧИ И ЛОКАЛЬНЫХ ВНУТРИЦИЛИНДРОВЫХ ПРОЦЕССОВ

2.1 Модель топливоподачи
2.1.1. Подмодель движения топлива в топливном насосе высокого давления
2.1.2. Подмодель движения топлива в трубопроводе высокого давления
2.1.3. Подмодель движения топлива в форсунке
2.2 Модель смесеобразования
2.2.1 Подмодель распада топливной струи
2.2.2 Подмодель движения топливной струи
2.2.3 Подмодель испарения топливной струи
2.3 Модель сгорания
2.3.1 Подмодель локальных предпламенных процессов
2.3.2 Подмодель локальных процессов тепловыделения и образования оксида азота
2.3.3 Подмодель интегральных параметров рабочего процесса
2.4 Выводы по разделу
3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА И ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА ТОПЛИВОПОДАЧИ И ЛОКАЛЬНЫХ ВНУТРИЦИЛИНДРОВЫХ ПРОЦЕССОВ
3.1 Алгоритм расчета топливоподачи
3.1.1 Расчет процесса в трубопроводе высокого давления
3.1.2 Расчет процесса в топливном насосе высокого давления
3.1.3 Расчет процесса в форсунке
3.1.4 Общая характеристика алгоритма расчета топливоподачи
3.2 Алгоритм расчета смесеобразования
3.2.1 Расчет распада топливной струи
3.2.2 Расчет движения топливной струи
3.2.3 Расчет испарения топливной струи
3.3 Алгоритм расчета сгорания
3.3.1 Расчет локальных предпламенных процессов
3.3.2 Расчет локальных процессов тепловыделения и образования оксида азота
3.3.3 Расчет интегральных параметров рабочего процесса
3.4 Программа расчета
3.4.1 Общая характеристика алгоритма расчета
3.4.2 Разработка программы расчета

3.4.3 Анализ адекватности математического моделирования..
3.5 Выводы по разделу
4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТОПЛИВОПОДАЧИ И ВНУТРИ-ЦИЛИНДРОВЫХ ПРОЦЕССОВ В СУДОВЫХ СРЕДНЕОБОРОТНЫХ ДИЗЕЛЯХ
4.1 Методика выбора сочетаний основных конструктивных и
регулировочных параметров топливной аппаратуры и камеры сгорания
дизеля
4.1.1 Основные принципы построения методики
4.1.2 Моделирование процесса топливоподачи в дизеле ДН 23/30.
4.1.3 Моделирование рабочего процесса дизеля ДН 23/30
4.2 Результаты расчетно-экспериментального исследования процессов в
дизелях ЧН30/38
4.2.1 Моделирование процесса топливоподачи в дизеле ЧН 30/38.
4.2.2 Моделирование рабочего процесса дизеля ЧН 30/38
4.3 Результаты расчетно-экспериментального исследования процессов в
дизелях ЧН26/26
4.3.1 Моделирование процесса топливоподачи в дизеле ЧН 26/26.
4.3.2 Моделирование рабочего процесса дизеля ЧН 26/26
4.4 Выводы по разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ,„
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ „
ПРИЛОЖЕНИЯ

некоторых важных вопросов, например, продолжительности периода задержки воспламенения или количества вредных веществ в продуктах сгорания. Поэтому возникла необходимость применения методов химической кинетики при описании внутрицилиндровых процессов.
Первым представил горение в дизеле как бимолекулярную химическую реакцию в 1936 году К. Нейман [66] при попытке учесть влияние характеристики топливоподачи на внутрицилиндровые процессы. Эмпирические выражения, содержащие экспоненциальный член и по форме напоминающие закон Аррениуса нами уже приведены (см. пп. 1.2.2 - 1.2.3). Однако с точки зрения современной теории горения [3] такой подход является примитивным для моделирования турбулентного пламени с предварительно не перемешанными компонентами -горючим (парами дизельного топлива) и окислителем (воздухом). Как было показано в п. 1.2.3, применять кинетические соотношения уместно лишь при учёте комплекса процессов смесеобразования в локальных зонах КС.
С учётом сказанного можно сделать вывод о важности рассмотрения законов химической кинетики и их применения в моделях внутрицилиндровых процессов, обладающих свойством локальности.
Представим классификацию кинетических моделей (предложенную ранее [6] и дополненную в данной работе) по следующим признакам.
I. По учёту предпламенных процессов:
1а. Модели, не учитывающие предпламенные процессы [91].
16. Модели, учитывающие предпламенные процессы (в том числе испарение) [43, 52-54, 76, 78].
II. По количеству учтенных стадий процесса горения:
На. Одностадийные модели [43, 76].
IIб. Двух- и многостадийные модели [78].
III. По учёту образования токсичных компонентов в ОГ:
IIIа. Модели, не учитывающие образование токсичных компонентов в ОГ [43, 52-54, 76, 91].
IIIб. Модели, учитывающие образование токсичных компонентов в ОГ [78].