Оптимизация параметров систем газообмена и наддува с целью повышения топливной экономичности судовых дизелей с прямоточной продувкой

• Автор: Лемещенко, Александр Леонидович
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 251 c. : ил

1. РОЛЬ ГАЗООБМЕНА И НАДДУВА В ДОСТИЖЕНИИ ВЫСОКИХ ТЕХНИКО-ЭКОН ОМИЧЕСЙгИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВУХТАКТНЫХ ДИЗБЛЕй
1.1. Вопросы повышения экономичности судовых дизелей в связи с совершенствованием про

цессов газообмена и наддува

1.2. Пути согласования процессов очистки - наполнения с характеристиками системы наддува и рабочим циклом
1.3. Постановка задачи оптимизации параметров систем газообмена и наддува в составе рабочего

цикла двухтактного дизеля

2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГАЗООБМЕНА

2.1. Физические модели продувки и.исследование газообмена на двигателях

2.2. Численное моделирование процессов газообмена

в ДВС
2.3. Описание динамики газообмена на основе общей газодинамической модели течения в проточных объёмах ДВС
2.4. Выводы
3. РАСЧЁШО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗООБМЕНА СУДОВОГО ДИЗЕЛЯ С ПРШуЮТОЧНО-КЛАПАННОЕ ПРОДУВКОЙ'
3.1. Задачи экспериментального исследования
3.2. Методика измерений и используемая аппаратура. Определение погрешностей измерений
3.3. Анализ результатов экспериментального исследования

3.4. Результаты численного моделирования характеристик газообмена в составе рабочего цикла двухтактного комбинированного судового дизеля
3.5. Проверка адекватности численной модели
натурному эксперименту
3.6. Выводы
4. МЕТОДИКА. ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА В ЗАДАЧАХ ОПТИМИЗАЦИИ ГАЗООБМЕНА
4.1, Методы оптимизации многокомпонентных систем
4.2, Выбор настроечных величин и диапазонов варьирования
4.3, Анализ существующих матриц планирования
4.4, К определению дисперсии воспроизводимости
численной модели
4.5, Выводы
5. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРЯМОТОЧНО-КЛАПАННОГО ГАЗООБМЕНА В СИСТЕМЕ ЦИЛИВДРЫ - ТРУБОПРОВОДЫ - АГРЕГАТЫ НАДДУВА
5.1. Анализ результатов трёхфакторного планирования
5.2. Оптимизация газообмена и надцува тремя
факторами
5.3. Построение алгоритма поиска эффективных решений многокритериальной задачи оптимизации
5.4. Результаты многокритериальной оптимизации
5.5. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Ведущее положение среди главных судовых силовых установок занимают двухтактные малооборотные дизели. Конкуренция со стороны других типов судовых энергетических установок выдерживается малооборотными дизелями в связи с высокими экономичностью и моторесурсом, низкими эксплуатационными расходами, прямой передачей на винт, новейшими усовершенствованиями в конструкции, позволяющими создавать двигатели мощностью до 50000 кВт в агрегате.
ХХУ1 съездом КПСС в ’’Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981 - 1985 годы и на период до 1990 года" поставлена задача значительно увеличить масштабы создания, освоения и внедрения в производство новой высокоэффективной техники. В свете этих задач важная роль отводится совершенствованию конструкции ДВС с учётом достижений отечественного и зарубежного двигателестроения. За годы одиннадцатой пятилетки предстоит организовать модернизацию выпускаемых двигателей и производство новых типов с повышенными технико-экономическими показателями.
Ряд проблем, связанных с интенсификацией процесса сгорания топлива, повышением давления наддува и, соответственно, ростом давления во всех точках рабочего цикла, затрудняет на современном этапе развития двигателестроения создание форсированных высокоэкономичных дизелей. Эти проблемы усугубляются требованиями эксплуатации, состоящими, как известно, в обеспечении надёжности энергетической установки. Ведущими двигателестроительными заводами используются различные цути в согласовании этих противоречивых требований. Одна из наметившихся тенденций базируется на рациональном выборе конструктивных факторов, настроечных величин и параметров рабочих циклов с учётом достижения высоких технико-экономических показателей ДВС, Поэтому обоснован системный подход к проекти-

обобщённого решения является удовлетворение требований термодинамики о возрастании энтропии для быстроменяющихся процессов. Общее решение системы интегральных законов сохранения можно получить на основе численного метода С.К.Годунова [93]
Практическая проверка метода С.К.Годунова на численных моделях описания процессов в системах ДВС осуществлена в МВТУ им. Н.Э. Баумана, ЦНВДИ, ЛВИМУ им. адм. С.0.Макарова, УАИ им. Серго Орджоникидзе. Высокая сходимость результатов перечисленных моделей с экспериментальными данными при определении параметров газа в сечениях местных сопротивлений и в сложных разветвлённых трубопроводах по единому алгоритму указывает на перспективность метода С.К.Годунова.
Для расчёта параметров продувочного потока системы цилиндры -- выпускные трубопроводы в ЛВШУ им. адм. С.0.Макарова использована модель мгновенного перемешивания в конечных объёмах [30, 45] , которая наиболее близка к природе пространственных нестационарных потоков. Замена сложной совокупности параметров потока их кусочно--постоянным распределением в относительно малых объёмах, использование интегральной формы записи законов сохранения массы, импульса и энергии дают возможность в рамках гипотезы полного мгновенного перемешивания в конечных объёмах синтезировать нестационарное движение газового потока в проточных объёмах двухтактных дизелей,
2.3. Описание динамики газообмена на основе общей газодинамической модели течения в проточных объёмах ДВС
Основными требованиями, предъявляемыми к численным моделям продувочного потока при оптимизации и доводке газообмена в составе рабочего цикла двухтактного дизеля, являются: возможность отра-