Автореферат (1026339)
Текст из файла
На правах рукописиУДК 621.436Панкратов Сергей АлександровичУЛУЧШЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СРЕДНЕОБОРОТНОГО ДИЗЕЛЯПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ИИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЕРСПЕКТИВНОГО МЕТОДА УТИЛИЗАЦИИТЕПЛОТЫ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВСпециальность 05.04.02 - Тепловые двигателиАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2017Работа выполнена в федеральном государственном бюджетномобразовательномучреждениивысшегообразования«Московскийгосударственный технический университет имени Н.Э. Баумана(национальный исследовательский университет)»Научный руководитель:Онищенко Дмитрий Олеговичдоктор технических наук, профессор кафедрыпоршневых двигателей ФГБОУ ВО МГТУ им.Н.Э.
БауманаОфициальные оппоненты: Куколев Максим Игоревиччлен-коррепондент Академии военных наук РФ,доктор технических наук, старший научныйсотрудник, профессор кафедры «Гидравлика ипрочность» (ИСИ) ФГАОУ ВО СПбПУСкрипник Алексей Александровичкандидат технических наук, руководитель поразвитию бизнеса AST – руководитель отделарасчётных исследований ООО «АВЛ»Ведущее предприятие:Государственный научный центр РоссийскойФедерации Федеральное государственноеунитарное предприятие «НАМИ»Защита диссертации состоится «3» октября 2017 г. в 14.00 часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.141.09 в Московском государственномтехническом университете им.
Н.Э. Баумана по адресу: 105005, Москва,Рубцовская наб., д.2/18, Учебно-лабораторный корпус, ауд. 947.С диссертацией можно ознакомиться на сайте www.bmstu.ru и в библиотекеМГТУ им. Н. Э. БауманаВаши отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатьюучреждения, просим направить по адресу: 105005, Москва, 2-ая Бауманскаяул., д. 5, стр. 1, МГТУ им. Н.Э.
Баумана, ученому секретарюдиссертационного совета Д 212.141.09.Автореферат разослан «___» ____________ 2017 г.Ученый секретарь диссертационного советак. т. н., доцентТумашев Р.З.Актуальность проблемы.В настоящее время основным требованием к большинству типовпоршневых двигателей является повышение эффективности и снижениетоксичности отработавших газов. В тоже время, эти задачи сопряжены снеобходимостью всё более возрастающего форсирования двигателей.Основным путём достижения требуемых параметров являетсясовершенствование рабочего процесса и эффективное использование энергииотработавших газов.
Следует подчеркнуть, что в последнее времяпрактически все ведущие производители поршневых двигателей широкоразвернули работы по исследованию и внедрению на практикетермоэлектрических генераторов (ТЭГ), основанных на эффекте Зеебека ипозволяющих преобразовать тепловую энергию отработавших газов вэлектрическую. Здесь, прежде всего, следует отметить разработки такихавтомобильных производителей, как BMW и GM. Что касаетсясреднеоборотных двигателей, это направление только начинает развиваться иОАО «Коломенский завод» стал одним из первых, где вопросу создания ивнедрения ТЭГ в состав комбинированного двигателя уделяется должноевнимание.
Необходимо заметить, бурное развитие современных технологий,в частности нанотехнологий, играет важную роль в усовершенствованиитермоэлектрических батарей. Тот факт, что условие работы ТЭГнепосредственно зависит от протекания рабочего процесса, делаетнеобходимым исследование возможности повышения эффективности работыТЭГ при сохранении приемлемых экологических и эффективных показателейДВС.
Очевидно, что решение этой актуальной задачи лучше всегоосуществить на основе современных методов трёхмерного математическогомоделирования сложных процессов течения, смесеобразования, сгорания итеплообмена, имеющих место в цилиндре двигателя и проточной части ТЭГи характеризующихся высоким уровнем турбулентности.В связи с этим целью работы является повышение эффективности иснижения токсичности комбинированной силовой установки путемусовершенствования рабочего процесса и использования перспективногометода утилизации энергии отработавших газов путем применениятермоэлектрического генератора.Научная новизна работы заключается в том, что:–Разработана, верифицирована и реализована обобщенная 3Dмодель теплофизических процессов, протекающих как в камере сгорания, таки в термоэлектрическом генераторе, позволяющая прогнозироватьэффективные и экологические характеристики дизеля и оценитьэффективность использования энергии выпускных газов.–Исследована возможность применения ТЭГ в составекомбинированной силовой установки со среднеоборотным дизелем с цельюповышения ее эффективности.–Разработаны и реализованы алгоритм и программа расчеталокального теплообмена в термоэлектрическом генераторе.1Достоверностьиобоснованностьнаучныхрезультатовопределяются:–использованием фундаментальных законов и уравненийтеплофизики, газодинамики и физической химии с соответствующимиграничными условиями, современных численных методов реализацииматематических моделей;–применениемдостоверныхэкспериментальныхданныхполученныхвНаучно-образовательномцентре«Поршневоедвигателестроение и специальная техника» МГТУ им.
Н.Э. Баумана, а такжев ОАО «Коломенский завод», Санкт-Петербургском политехническомуниверситете Петра Великого, Rostock University, King’s College London, FordMotor Company Limited и Имперском колледже Лондона.Практическая значимость состоит в том, что:–Разработанныемодели,алгоритмыирасчетноэкспериментальные методы расчета в совокупности представляют собойинструмент, позволяющие улучшить показатели среднеоборотного дизеляпутём совершенствования рабочего процесса и утилизации теплотыотработавших газов в термоэлектрическом генераторе.–Определены значения конструктивных и регулировочныхпараметров среднеоборотного дизеля ЧН26,5/31, обеспечивающихулучшение его эффективных и экологических показателей, а такжеприемлемые условия для функционирования ТЭГ.–Проведена расчётная оценка вихревого числа двигателяЧН26,5/31(Д500) на различных режимах его работы по нагрузочнойхарактеристике.
Получена его зависимость от давления наддува,температуры наддувочного воздуха и частоты вращения коленчатого вала.–Определена форма тепловоспринимающей поверхности ТЭГ,позволяющая интенсифицировать теплоотдачу от отработавших газов.Апробация работы. Основные положения диссертации докладывалисьна:- XIX Школа-семинар молодых ученых и специалистов подруководством академика РАН А.И. Леонтьева (Орехово-Зуево, 2013).- Конференция «Экологически чистый транспорт «Зеленыйавтомобиль» (Москва, 2014).- 7-е Луканинские чтения. Решение энерго-экологических проблем вавтотранспортном комплексе (Москва, 2015).- XX Школа-семинар молодых ученых и специалистов «Проблемыгазодинамики и тепломассообмена в энергетических установках»(Звенигород, 2015).- Всероссийская конференция «XXXII Сибирский теплофизическийсеминар», посвящённая 80-летию со дня рождения академика В.Е.Накорякова (Новосибирск, 2015).- 14th European Conference on Thermoelectrics (Лиссабон, 2016).2- Международная научно-техническая конференция «Двигатель-2017»(Москва, 2017).- XX Школа-семинар молодых ученых и специалистов «Проблемыгазодинамики и тепломассообмена в энергетических установках» (СанктПетербург, 2017).Личный вклад.Автором разработана методика определениявихревого числа среднеоборотного двигателя путём моделированияпроцессов наполнения сжатия в цилиндре.
Получена зависимость угловойскорости вихревого движения заряда от режимных параметров дизеля.Автор принимал участие в проведении экспериментальныхисследований дизеля ЧН26,5/31. С использованием экспериментальныхданных проведена верификация математической модели рабочего процессасреднеоборотного дизеля. С помощью программного комплекса FIREпроведено исследование влияния вихревого числа и ряда конструктивныхпараметров на показатели дизеля.Исследован способ утилизации теплоты отработавших газов сиспользованием термоэлектрического генератора. Проведено моделированиятечения отработавших газов в проточной части теплообменникатермоэлектрического генератора и получена оптимальная геометриявихревых интенсификаторов теплообмена. Для моделирования теплообменав термоэлектрическом генераторе с учётом особенностей его работыразработана программа в среде программирования MATLAB.
Исследовановлияние термоэлектрического генератора на двигатель, показанавозможность его использования для увеличения КПД двигателя.Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 18работах общим объёмом 2.8 п.л., из них 6 – в изданиях, входящих в переченьВАК РФ и 2 – в базу Scopus.Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит извведения, четырёх глав, основных выводов и приложений. Она содержит 181страницу машинописного текста, 97 рисунков и 34 таблицы. Списоклитературы включает 154 источников, из них 85 на иностранных языках.Работа выполнена в рамках проекта RFMEFI57714X0113 Министерстваобразования и науки РФ.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении приведена целесообразность разработка методовснижения выбросов оксидов азота с отработавшими газами дизеля и методовутилизации теплоты отработавших газов.В первой главе проведён анализ работ посвящённых моделированиюпроцессов протекающих в поршневом двигателе, снижению токсичностивыхлопных газов и утилизации теплоты отработавших газов.Проанализированы работы Н.А.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
