Диссертация (1026340), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Вихревое число при закрытии впускных клапанов(30 градусов после НМТ) составляет 1.209, в ВМТ – 1.121, коэффициентнаполнения – 0.96. Из рисунка видно, что вихревое число резко возрастает вовремя наполнения цилиндра. В конце такта наполнения оно начинает снижатьсяв результате вязкости, трения о стенки камеры сгорания и сопротивлениевыточек под клапана и выемок в крышке цилиндра. Перед ВМТ наблюдается98небольшой рост вихревого числа, который объясняется перетоком воздуха изнадпоршневого зазора в камеру сгорания; переток воздуха приводит кувеличению его скорости согласно закону сохранения момента количествадвижения.Рис 3.25. Вихревое число (Dn), высота подъёма клапанов (hEV, hIV) и расходвоздуха (G) на режиме номинальной мощностиИз Рис.
3.23-3.24 видно, что движение воздуха в цилиндре во времявпуска и в начале сжатия сильно отличается от квазитвёрдого. Ближе к ВМТоно стабилизируется, однако не является полностью квазитвёрдым. Отличиедвижения воздуха в цилиндре двигателя от квазитвёрдого говорит о том, чтомоделирование рабочего процесса как с помощью нульмерных моделей, так и спомощью трёхмерных моделей без расчёта процесса впуска (обычномоделируетсясекторцилиндра),можетприводитькнеправильномуопределению локальных параметров рабочего тела и, соответственно, выбросам99вредных веществ. Подобного недостатка лишено трёхмерное моделированиерабочего процесса с расчётом процесса впуска.Следует отметить, что моделирование впуска с учётом движенияклапанов отличается трудоёмкостью и большими затратами машинноговремени.3.4.3. Расчёт процесса впуска дизеля ЧН26,5/31 на различных режимах понагрузочной характеристикеБыло проведено моделирование процесса впуска для нескольких режимовработы по нагрузочной характеристике: 0, 50 и 75% от номинальной мощности.Также было проведено моделирование процесса впуска на режиме холостогохода при минимально устойчивой частоте вращения коленчатого вала(400 мин-1).
Граничные условия приведены в Таблице 18, результаты расчёта –на Рис. 3.26-3.27 и в Таблице 19.Таблица 18.Граничные условия на входе и выходе воздуха на разных режимах работыдвигателяВходn, мин-11000400Нагрузка, %ВыходДавление, Температура, Давление,барКбар100 (режимноминальноймощности)3.74713363.1293752.85873332.3879502.07513281.73190 (холостой ход)1.013201.080 (холостой ход)1.013201.08100Рис.
3.26. Изменение вихревого числа и скорости наполнения цилиндра (G) поУПКВ для разных режимов работы дизеля по нагрузочнойхарактеристике101Таблица 19.Вихревое число в момент закрытия впускных клапанов (30 градусов послеНМТ) (UöEóS ) и в ВМТ (Uö8S )и коэффициент наполнения (&ó ) на разныхрежимах работы дизеля по нагрузочной характеристикеВихревое число-1n, мин1000400Нагрузка, %Коэффициентнаполнения&óUöEóSUö100 (режим номинальноймощности)1.2091.1210.957751.211511.122340.9565501.2061.1130.9560 (холостой ход)1.1241.0310.9120 (холостой ход)1.28261.144820.86498SРис.
3.27. Изменение вихревого числа и коэффициента наполнения понагрузочной характеристике (1000 мин-1). Отдельными точкамипоказаны значения на 400 мин-1102Из таблицы и рисунка видно, что при постоянной частоте вращенияколенчатого вала вихревое число и коэффициент наполнения практическиодинаковы на режимах 100, 75 и 50% нагрузки и снижаются на режимехолостого хода. Снижение Dn и ηV на режиме холостого хода скорее всегообъясняется большим давлением в выпускном канале.
Также виден роствихревого числа на более низкой частоте вращения коленчатого вала3.4.4. Влияние температуры воздуха на впуске на вихревое число икоэффициент наполнения среднеоборотного двигателяДля определения влияния температура воздуха на входе во впускнойканал Tk на вихревое число и коэффициент наполнения была проведена сериячисленных экспериментов с варьированием Tk от 301 до 406 К. Давления навходе во впускной канал pk задавалось равным 4 бар, давление на выходе извыпускного канала pout = 3 бар, начальное давление в цилиндре 3.5 бар.
Настенках каналов заданы граничные условия адиабатности и прилипания. Всеграничныеиначальныеусловиякромевышеуказанныхзадавалисьидентичными на всех режимах. Результаты моделирования приведены вТаблице 20 и на Рис. 3.28.Таблица 20.Вихревое число в момент закрытия впускных клапанов (30 градусов послеНМТ) (UöEóS ) и в ВМТ (Uö8S )и коэффициент наполнения (&ó ) в зависимостиот температуры воздуха на впуске-1n, мин1000Температуравоздуха на впускеВихревое числоКоэффициентнаполнения&óUöEóSUö3011.20971.12523361.223751.13490.957753711.235461.14460.966384061.245081.15090.974118S0.94791103Рис. 3.28.
Изменение вихревого числа и коэффициента наполнения взависимости от температуры воздуха на впускеИз рисунка видно, что увеличение температуры воздуха приводит кнезначительному увеличению вихревого числа и коэффициента наполнения.3.4.5. Влияние давления на входе во впускной канал на вихревое число икоэффициент наполнения среднеоборотного двигателяДля определения влияния давления наддува на вихревое число икоэффициент наполнения была проведена серия численных экспериментов сварьированием давления на входе во впускной канал pk от 1 до 5 бар. При этомдавление на выходе из выпускного канала задавалось pout = 0.75pin, начальноедавление в цилиндре (pk+pout)/2. Температура впускного воздуха 336 К.
Настенках каналов заданы граничные условия адиабатности и прилипания. Всеграничныеиначальныеусловиякромевышеуказанныхзадавалисьидентичными на всех режимах. Результаты моделирования приведены вТаблице 21 и на Рис. 3.29-3.30.104Рис. 3.29. Изменение вихревого числа и скорости наполнения цилиндра (G) поУПКВТаблица 21.Вихревое число в момент закрытия впускных клапанов (30 градусов послеНМТ) (UöEóS ) и в ВМТ (Uö8S )и коэффициент наполнения (&ó ) в зависимостиот давления на входе во впускной канал-1n, мин1000Давление на входево впускной канал,барВихревое числоUöEóSUö8SКоэффициентнаполнения&ó51.226091.140430.958541.223751.134920.957831.214071.119120.956921.216061.117580.955411.204431.097120.953105Рис.
3.30. Изменение вихревого числа и коэффициента наполнения взависимости от давления на входе во впускной канал (1000 мин-1)С увеличением давления наддува незначительно возрастает вихревоечисло (вследствие более быстрого затухания вихря при меньшем давлении).Коэффициент наполнения практически не зависит от давления наддува.3.4.6. Влияние частоты вращения коленчатого вала на вихревое число икоэффициент наполнения среднеоборотного двигателяДля определения влияния частоты вращения коленчатого вала n навихревое число и коэффициент наполнения была проведена серия численныхэкспериментов с варьированием n от 400 до 1000 мин-1.
Давления на входе вовпускной канал pin задавалось равным 4 бар, на выходе из выпускного каналазадавалось pout = 3 бар, начальное давление в цилиндре 3.5 бар. Температуравпускного воздуха 336 К. На стенках каналов заданы граничные условияадиабатности и прилипания. Все граничные и начальные условия кромевышеуказанных задавались идентичными на всех режимах. Результатымоделирования приведены в Таблице 22 и на Рис. 3.31-3.32.106Рис. 3.31. Изменение вихревого числа и скорости наполнения цилиндра (G) поУПКВТаблица 22.Вихревое число в момент закрытия впускных клапанов (30 градусов послеНМТ) (UöEóS ) и в ВМТ (Uö8S )и коэффициент наполнения (&ó ) в зависимостиот частоты вращения коленчатого вала-1n, минДавление навходе вовпускнойканал, барВихревое числоСкорость вихря,мин-1UöEóSnv_IVCnv_TDCUö8SКоэффициентнаполнения&ó120041.178221.09921141413190.95354100041.223751.13492122411350.9577580041.248311.15108998.6920.90.9576360041.299161.20136779.5720.80.9565140041.342111.23625536.8494.50.95393107Рис.
3.32. Изменение вихревого числа и коэффициента наполнения взависимости от частоты вращения коленчатого вала иаппроксимирующие линейные функции для вихревого числа(показаны тонкими линиями)Из рисунков и таблицы видно, что частота вращения сильно влияет навихревое число и практически не влияет на коэффициент наполнения. Такимобразом, скорость вихря снижается со снижение частоты вращения коленчатоговала, но с меньшей скоростью. Изменение вихревого числа в ВМТ (Uö8S )ивмомент закрытия впускных клапанов (UöEóS ) от частоты вращения коленчатоговала достаточно хорошо аппроксимируется линейной зависимостью:Uöгде £öHâ = 1000мин*8S= 1.30 − 0.170UöEóS = 1.42 − 0.202öö FGöö FG,(3.2),(3.3)– частота вращения коленчатого вала на режименоминальной мощности.Зависимость вихревого движения от оборотов коленчатого вала можнотакже представить в виде зависимости частоты вращения вихря £Æ_частоты вращения коленчатого вала (Рис.
3.33):8Sи £Æ_EóS от108ö;_/•Jö;_/•J_ FGгде £Æ_ö;_L5J8S_öHâö;_L5J_ FG= 0.994 Œöö FG= 0.993 ŒööFG••È. K“È.“,(3.4),(3.5)= 1135 мин-1 и £Æ_EóS_öHâ = 1224 мин-1 – частоты вращениявихря на номинальном режиме.Зависимости (3.4) и (3.5) хорошо согласуются с эмпирическойзависимостью вихревого движения от частоты вращения коленчатого вала,полученную В.Р. Гальговским для циркуляции в полуразделённой камерексгорания дизеля ЯМЗ-240 [125]: ΓCö: = ΓCöн Œ : • .ööнЗависимости (3.4) и (3.5) хорошо согласуются с эмпирическойзависимостью вихревого движения от частоты вращения коленчатого вала,полученную В.Р. Гальговским для циркуляции в полуразделённой камерексгорания дизеля ЯМЗ-240 [125]: ΓCö: = ΓCöн Œ : • .ööнРис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
