Диссертация (Улучшение показателей среднеоборотного дизеля путем совершенствования рабочего процесса и использования перспективного метода утилизации теплоты отработавших газов), страница 7

PDF-файл Диссертация (Улучшение показателей среднеоборотного дизеля путем совершенствования рабочего процесса и использования перспективного метода утилизации теплоты отработавших газов), страница 7 Технические науки (12495): Диссертация - Аспирантура и докторантураДиссертация (Улучшение показателей среднеоборотного дизеля путем совершенствования рабочего процесса и использования перспективного метода утилизации 2017-12-21СтудИзба

Нужна помощь в написании диссертации?

Подберём лучшего эксперта, который поможет на всех этапах от выбора темы до защиты диссертации магистра, кандидата или доктора наук!

Описание файла

Файл "Диссертация" внутри архива находится в папке "Улучшение показателей среднеоборотного дизеля путем совершенствования рабочего процесса и использования перспективного метода утилизации теплоты отработавших газов". PDF-файл из архива "Улучшение показателей среднеоборотного дизеля путем совершенствования рабочего процесса и использования перспективного метода утилизации теплоты отработавших газов", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "технические науки" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "диссертации и авторефераты" в общих файлах, а ещё этот архив представляет собой кандидатскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени кандидата технических наук.

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст 7 страницы из PDF

Кроме тогогибридные пристеночные функции позволяют учитывать буферный слой.Показатель степени в (2.15) определяется выражением:Γ=È.È Ž ∙· 1 É-ÊŽ·1.Гибридные пристеночные функции приведённы в Таблице 10.(2.16)44Таблица 10.Гибридные пристеночные функцииПеременнаяПристеночная функция1³ - = ¶ - Ä *Ç + @ ¡£ "¶ - F Ä *¾Безразмерная скорость/ÇΘ- = ‰f ∙ ¶ - Ä *ÇÌ + # ¡£ ¶ - + Í ‰f Ä *Безразмерная# = 2.12, Í ‰f = 3.85‰fтемпература⁄C− 1.3L¸ = KAÄ *Ç + A¸,Ž ÏŽ Ä *Напряжения трения настенкеГенерация кинетической‰Ž =энергии турбулентностиŸ_• ™Ž⁄NЭллиптическая функция«ˆÐ·ÐÄ*Ç•турбулентности k-ζ-f)½·Ðгде Γ’ = 0.001˜¸ =релаксации (для модели+⁄É⁄%¨ ˆÐ−2—™Ž¶Ž·1, где+ 2.12¡£ ‰f³Ž¶Ž⁄_•C “ ”ŽC”Ž k³*ÇÄ*B E Ä +ŠŽ k¶ ŽÏŽ ¾¶ŽŠŽ =Скорость диссипации/Ç/ÇÌÄ*/Ç•/Ç,É-· 12.3.3.

Стандартная модель теплообменаКак правило, термические граничные условия на стенке задаются в видееё температуры. Для определения теплоотдачи используется пристеночнаятеплопроводность I¸ [10]:где¶Ž∗=/É/I,если¶Ž∗ < ¶ ∗I¸ = Ñ ·Ð∗ •%Ð,,если¶Ž∗ ≥ ¶ ∗∗YÐ S¨ ˆÐ ·Ð•(2.17)´Ð -Õ Ž •– безразмерное расстояние от стенки до ближайшего узласетки P; ¶Ž – нормальное расстояние от стенки до узла сетки P;–безразмерная× = 2.94 @ŒŽŽ •È.ÙÊ•скорость− 1F ∙ Ú1 + 0.28Äml Œ−0.007вŽŽ •³Ž∗узле=/É/S¨ ˆÐ ´Ð´µP;•Ü – функция, описывающая45добавочное сопротивление ламинарного подслоя; ^Ž – теплоёмкость припостоянном давлении; Cµ = 0.09.Толщина термического подслоя ¶ ∗ определяется как точка пересечениялинейного и логарифмического закона изменения температуры:ŽŽ •¶ ∗ = ¡£ " ¶ ∗ ,½где " ≈ 9.8, ‰fq = 0.9 – турбулентное число Прандтля.Безразмерные переменные ¶Ž∗ и ³Ž∗ часто используются в пристеночныхфункциях вместо ¶Ž- и ³Ž- для того чтобы избежать проблем с определением ¶Ž-в областях, где динамическая скорость ³ равна нулю (например, точка отрывапотока) [104].2.4.

Моделирование сгоранияДля моделирования процессов в цилиндре двигателя необходимо знатьинтенсивность тепловыделения и изменение масс компонентов рабочего тела засчёт процесса горения. Для этого задаётся скорость реакции горения wr Œиспользуя которую, можно вычислить значение источника теплоты:кгм ∙с•,qV = Qrwrи массы:WX = - wr,где Qr – тепловой эффект реакции.Для определения скорости реакции wr используют модели сгорания. Длядвигателя с воспламенением от сжатия, как правило, используется модельМагнуссена-Хартагера или Трёхзонная расширенная модель когерентногопламени.2.4.1. Модель сгорания Магнуссена-ХартагераОдной из хорошо апробированных моделей сгорания является модельМагнуссена-Хартагера (Eddy Breakup Model) [108].

В основе этой модели лежит46допущение о том, что в турбулентном пламени топливо, кислород и горячиепродукты сгорания содержаться в разных вихрях. Скорость химическойреакции горения намного больше скорости турбулентного массопереноса,поэтому принимается, что скорость сгорания определяется скоростьюперемешивания вихрей. Скорость горения w̅ r ограничивается одним изследующих параметров [6, 108]:á- концентрация топлива (в этом случае O•••• =- концентрация воздуха (O•••• =á•7̅•ãâäs•7̅ W• Т ););- наличие горячих продуктов сгорания (O•••• =á•7̅• пр.сг.â-äs);где WТ , W , и Wпр.сг.

– массы топлива, кислорода и продуктов сгорания,соответственно.Таким образом, выражение для средней скорости реакции горения:•••• =Oá•7̅ Wa£ ŒW• Т,•ãâäs,_• пр.сг.â-äs•,(2.18)где çÈ – стехиометрическое количество воздуха, B и C эмпирическиекоэффициенты, учитывающие свойства топлива и параметры турбулентности,•ˆLq = • – время турбулентного перемешивания.’Коэффициент B (Cfu в [10], A в интерфейсе программного комплексаFIRE) меняется в пределах от 3 до 25 [10], определяется по экспериментальнойиндикаторной диаграмме, по данным для аналогичного двигателя или по 0мерному моделированию рабочего процесса.

Коэффициент C (Cpr в [10], B винтерфейсе программного комплекса FIRE), как правило, принимается равным0.5 для двигателей с воспламенением от электрической искры и 1.0 – длядвигателей с воспламенением от сжатия [109, 10].Положительным свойством этой модели является то, что она не требуетзадания флуктуаций массовых фракций реагентов [20]. По данным компанииAVL модель сгорания Магнуссена-Хартагера требует настройки коэффициентаB для каждого режима работы двигателя, поэтому в настоящее время AVL47обычно использует более совершенную трёхзонную расширенную моделькогерентного пламени.2.4.2. Трёхзонная расширенная модель когерентного пламениТрёхзонная расширенная модель когерентного пламени (ECFM-3Z) [110]была предложена союзом GSM (Groupement Scientifque Moteurs) для двигателейс воспламенением от сжатия, однако затем была адаптирована под двигатели своспламенением от электрической искры.

Одним из достоинств моделиявляется возможность задать топливо в виде смеси нескольких веществ,рекомендуется до 6..8 [10]. Также можно задать впрыскивания несколькихтоплив, в том числе газовых. Модель сгорания использует компоненты топливадля того чтобы объединить их временно в течение расчёта для моделированиязадержки воспламенения и распространения пламени. Скорость реакциикаждого компонента и выход продуктов сгорания рассчитывается отдельно.Модель основана на разбиении каждого контрольного объёма на тризоны (Рис. 2.1):- A, содержащую несмешанный воздух (включая остаточные газы иотработавшие газы, попавшие в цилиндр через систему рециркуляции),- F, содержащую несмешанное топливо- M, содержащую топливо-воздушную смесь, делится на зоны Mb и Mu,содержащие продукты сгорания и свежий заряд, соответственно.Горение осуществляется только в зоне M.

Существует три вида горения:- самовоспламенение в зоне Mu;- распространение пламени (только для двигателей с воспламенением отэлектрической искры);- диффузионное горение в зоне Mb. В зону Mb диффундируют топливо икислород из Fb и Ab.48Рис. 2.1. Разделение контрольного объёма на зоны в модели трёхзоннойрасширенной модели когерентного пламениИз зон A и F воздух и топливо диффундируют в зоны Mu и Mb, поэтомуони условно делятся на зоны Au(Fu) и Ab(Fb) при этом Au и Ab(Fu и Fb)идентичны как по составу, так и по температуре (газы в Au, Fu, Ab, Fb и Muнаходятся при одной и той-же температуре Tu).Процесс горения представлен на рис. 2.2: в начальный момент времениконтрольный объём разделён на зоны Au и Bu (Рис.

2.2а); далее в результатеперемешивания топлива и воздуха возникает зона Mu (Рис. 2.2б), затем послесамовоспламенения происходит кинетическое горение в зоне Mu, в результатечего газы из Mu переходят в Mb. (Рис. 2.2в); на последнем этапе воздух итопливо диффундируют из зон Ab и Fb в зону Mb, где происходят диффузионноегорение, также происходит диффузия воздуха и топлива из Au и Fu в зону Mu(Рис. 2.2г).абвРис. 1.2. Процесс горения в модели ECFM-3Zг49Для топлива:é• Õè|é<Y<q+é•êë: Õè|é<Y<>:=ï• Õè|é<Y<q+ï•êë: Õè|é<Y<>:=•••é<Õè|é••ï<Õè|é<‹Œª% + ª% •<‹Œª% + ª%• •<>:<>:••<>:<>:êê→îX ê + íX }ê − íX }ê ,‘ + 7̅ –ì}êX î + íX }ê + íX }ê‘ + 7̅ –ì}êîê→î,X ̅ ê и –}êX ̅ î – источниковые члены, определяющие попадание испарившегосягде –}êтоплива в зоны Fu и Fb:X î = –ì}êX ^̃–ì}êX ê = –ì}êX 1 − ^̃–ì}êêîíX }ê – источниковый член, определяющий кинетическое горение, íX }ê –диффузионное горение.Переменная ^̃ определяет отношение несгоревшей массы к полной массев ячейке:где ¶ñ^̃ = 1 −}ê•éâ•â=1−é·ñ/|é·ñ/|é,– массовая доля топлива в контрольном объёме перед началомсгорания, определяемая через уравнение:• Õè/ò<Y<q+•êë: Õè/ò<Y<>:=<<>:••‹Œª% + ª%• ••<Õè/ò<>:‘ + 7̅ –ì>X .Согласно данным компании AVL, трёхзонная расширенная модельтурбулентного пламени наиболее точно описывает процессы горения вдвигателе с воспламенением от сжатия, при этом она не требует настройки длякаждого режима работы двигателя.2.5.

Численное интегрирование уравнений переносаОбщая схема контрольного объёма (ячейки) представлена на рис 2.3.Принимается допущение, что всепеременные в контрольном объёмерасположены в узловой точке P (при вычислении переменных в других точкахпринимается линейное распределение в пространстве).50Рис. 2.3. Общая схема контрольного объёма;Р и Pj — центрырассматриваемого и соседнего контрольных объёмовДляконтрольногообъёмаинтегральнаяформауравнения(2.2)записывается следующим образом:r 7Φ bq ó∑ö÷ørõ 7Φ Mˆ?óró –d[[[\îгде MbMîˆö∑ ø÷gˆõrõ –dˆ?∑ö÷ø<drõ Γdˆˆ <>?Dgˆ(2.19)gˆ ,Mîˆ ù\ˆ – скорость движущегося контрольного объёма, –úó и –úõ –объёмный и поверхностный источниковые члены.Обозначив _∑ö÷øрезультате конвекции, Urõ 7Φ Mˆ?∑ö÷øMîˆ<drõ Γdˆˆ <>?Dgˆ – изменение переменной Φ вgˆ – изменение переменной Φ врезультате диффузии, и используя допущение о том, что интеграл поповерхности (объёму) равен площади (объёму) умноженной на значениеподинтегрального выражения в центре этой поверхности (объёма), уравнение(2.19) можно записать в приближённом виде:51q7Ž ûŽ ΦŽ + ∑ö÷ø_ − ∑ö÷øóU = –d+∑ö÷øõ–dˆ.Аппроксимация интеграла по времени.

Уравнениепредставить в виде:üq(2.20)(2.20) можно+ Ω Φ, t = 0, Ψ = 7ûΦ Ž ,(2.21)в котором все потоки и источники заменены величиной Ω:Ω=∑ö÷ø_ −∑ö÷øóU − Œ–d+∑ö÷ø–dõ • = _ − U − –.(2.22)Для интегрирования по времени пошаговым методом (маршевая процедурапо времени) уравнение (2.21) должно быть решено на каждом интервале ∆t.Существует три метода для вычисления переменных в данный момент времени:- Явный (использующий значения на предыдущем шаге по времени)- Кранка-Николсона (использующий средние значения между текущем ипредыдущем шагами по времени)- Неявный (использующий значения на текущем шаге по времени)В программном комплексе FIRE используются две неявные схемы дляинтегрирования по времени:- схема Эйлера первого порядка точности (двухуровневая), для которойдифференциал по времени в (2.21) записывается в виде:Œü• =qöü *üq= −Ωö ,(2.23)где индексы «n» и «n-1» определяют текущий и предыдущий шаг по времени,соответственно.- схема второго порядка точности (три уровня времени), для которойпринимается квадратичное распределение в течение трёх уровней времени:новый tn , и два предыдущих уровня, tn-1 и tn-2:Œü• =qöCü *“üДискретныйq-ü= −Ωö , Δtö = tö − tö* = tö* − tö* .аналог.Послеопределённых(2.24)алгебраическихпреобразований из уравнения (2.20) получаем дискретный аналог [10]:gŽ ΦŽ = ∑ö:øg ΦŽ + –ú ,(2.25)52где ni - число граней контрольного объёма с центром P.

Центральныйкоэффициент gŽ , коэффициент aj связанный со значением переменной Φ всоседнем узле Pj и источниковый член определяется как:g = gS + g8 = WgmK−WX , 0N + Γ•d ,Yó Ð∆q“ Yó Ðgq =–d = ∑gŽ = ∑ö:øg + ∑îøï gî + gq + –ú…… ,öсхемапервогопорядкаточностиповремени,* Yó Ðсхемавторогопорядкаточностиповремени∆qö:ø@úWX ¹ KΦŽ − ΦŽ N + Γ•ú ∇Φ ∙ B \ −∑öîøï Úgî Φî + Γdî ∇î∙ Œ \î −õ\ï\õï ∙ \ ïõ\?õ\? ∙ \?ö…\î •Ü + –d+ ∑ ø÷ –dõ\ EF +(2.26)+ –dq ,Коэффициент gî для КО на границе расчётной области определяетсятакже, как и g , по (2.26).Для M контрольных объёмов и N независимых переменных требуетсярешить систему из MхN алгебраических уравнений вида (2.25). Из-занелинейности уравнений используется итерационная процедура решения.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
4995
Авторов
на СтудИзбе
467
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее