Моделирование фронтального горения смеси в двигателях с искровым зажиганием

• Автор: Ильина, Марина Александровна
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 176 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Методы моделирования рабочих процессов ДВС
1.1 Основные подходы к моделированию внутрицилиндровых процессов в ДВС с искровым зажиганием
1.2 Методы исследования теплообмена в ДВС
1.3 Влияние формы камеры сгорания на рабочий процесс в ДВС
1.4 Выводы по главе
2 Моделирование рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием
2.1 Основные геометрические соотношения для описания внутрицилиндровых процессов в двигателях с искровым зажиганием
2.2 Разработка двухзонной модели процесса горения в ДВС с искровым зажиганием
2.2.1 Основные положения расчета
2.2.2 Базовые уравнения математической модели
2.3 Особенности динамики сгорания смеси в ДВС с камерами сгорания различной геометрии
2.4 Динамика сгорания смеси в ДВС при различных законах изменения поверхности пламени
2.5 Реализация модели и рабочая программа
2.6 Результаты расчетов и их обсуждение
2.7 Выводы по главе
3 Моделирование конвективного и радиационного теплообмена в ДВС с искровым зажиганием
3.1 Постановка задачи
3.2 Построение модели конвективного теплообмена
3.3 Построение модели радиационного теплообмена
3.3.1 Вычисление функции площадей конвективного и радиационного теплообмена для различных камер сгорания
3.3.2 Определение телесных углов и координаты эффективного центра излучения для камер сгорания различных геометрий
3.4 Результаты расчетов и их обсуждение
3.5 Выводы по главе
4 Практическая реализация модели
4.1 Сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными
4.2 Сравнение двухзонной модели с традиционной методикой
4.3 Оптимизация формы камеры сгорания
4.3.1 Математическое описание моделей с камерами сгорания, выполненными в поршне
4.3.2 Оценка влияния формы камеры сгорания на эффективность цикла
4.3.3 Оценка влияния формы камеры сгорания на коэффициент
турбулизации пламени
4.4 Выводы по главе
Заключение
Литература
Обозначения

Введение
Несмотря на более чем вековую историю мирового двигателестроения интерес исследователей к проблемам горения в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) не уменьшается. Современная техника предъявляет все более жесткие требования к мощностным и экономическим показателям двигателя, но их улучшение встречает все новые и новые трудности, которые могут быть в определенной мере разрешены соответствующей организацией процесса горения.
Несмотря на известные преимущества дизеля по экономичности и токсичности отработавших газов в сравнении с двигателями с искровым зажиганием, последние являются и будут в ближайшее время одними из наиболее распространенных на легковых автомобилях и мотоциклах. Поэтому разработка математической модели двигателя с принудительным зажиганием, исходящая из новых принципов математического описания процесса горения, теплообмена, диссоциации и других процессов и проведение исследований с использованием этой модели, представляется задачей актуальной.
Основная цель изучения какого-либо физического явления сводится к установлению зависимости между величинами, влияющими на протекание этого явления. Существует два направления в исследованиях: теоретическое и экспериментальное.
Строго говоря, при экспериментальном методе исследования выводы, сделанные на основании результатов опытов, справедливы только для тех условий, при которых они были получены [1,2]. Это обстоятельство является существенным недостатком рассматриваемого метода и приводит к известным затруднениям распространения результатов индивидуального опыта на другие явления, а тем более на процессы вновь создаваемых двигателей. Кроме того, экспериментальное решение многих вопросов затруднительно.

2 Моделирование рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием
2.1 Основные геометрические соотношения для описания внутрицилиндровых процессов в двигателях с искровым зажиганием
При работе поршневого двигателя в его кривошипно-щатунном механизме возникают усилия, определяющие условия работы отдельных деталей, а также самого двигателя в целом. Величина и характер изменения этих усилий могут быть определены при помощи уравнений кинематики и динамики кривошипно-шатунного механизма. Эти уравнения позволяют также определить точное положение поршня для любого угла поворота коленчатого вала, что весьма важно для расчета рабочего процесса современных автомобильных двигателей.
В настоящей работе рассмотрена схема аксиального (центрального) кривошипно-шатунного механизма, т. е. такого, в котором ось цилиндра пересекает ось коленчатого вала. Для упрощения уравнений все величины будем выражать в зависимости от угла поворота коленчатого вала.
Зависимость между углом поворота коленчатого вала и числом оборотов коленчатого вала (р - 2Пи? /60, где (р- угол поворота коленчатого вала (рад), п - частота вращения коленчатого вала (мин'1), Г - время, соответствующее этому углу, П =3,141593.
Примем за исходное такое положение кривошипно-шатунного механизма, при котором поршень находится в верхнем крайнем положении, называемом обычно верхней мертвой точкой (в.м.т.). Рассмотрим классический четырехтактный двигатель с диаметром поршня В, с высотой Н и объемом