Пояснительная записка_Наумов (1222870), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Функция выгорания топлива, испарившегося за период индукции P₀, определяется на каждом шаге интегрирования как

, (4.5)

где A₀, м³/(кг с), b₀ – константы, не зависящие от режима и типа двигателя [2]; V₁ – объем цилиндра, м³ в момент воспламенения.

Если x_0i < σ_иi, т.е. пары топлива, образовавшиеся за период индукции еще не выгорели, то для расчета используются формулы

, (4.6)

, (4.7)

,

иначе –

, (4.8)

, (4.9)

, (4.10)

где a₂ – коэффициент, зависящий от типа двигателя.

Вышеприведенный расчет тепловыделения применим только для участка топливоподачи. Расчет тепловыделения на участке развитого горения и догорания производится следующим образом.

В зависимости от коэффициента избытка воздуха и режима работы двигателя вычисляется длительность испарения и сгорания крупных капель τ_ис, с

, (4.11)

, (4.12)

где A_z – константа времени испарения крупных капель; α – коэффициент избытка воздуха; L₀ – теоретически необходимое количество кг воздуха для полного сгорания 1 кг дизельного топлива.

Далее рассчитываются:

– продолжительность сгорания, в градусах угла поворота коленчатого вала и относительная абсцисса точки 2 – конца впрыскивания

, (4.13)

, (4.14)

– степень использования воздушного заряда в т.2

, (4.15)

, (4.16)

, (4.17)

где ‑ минимальная степень использования воздушного заряда; ‑ ее абсцисса;

– текущий коэффициент избытка воздуха в зоне горения в точке 2

, (4.18)

где х_к – доля теплоты выделившейся к точке 2 (в конце впрыска);

- константа сгорания в период диффузионного горения A3 определяется по параметрам точки 2

, (4.19)

где x_к-1 – значение х предшествующее точке 2 (раньше на один шаг интегрирования продолжительностью ); _т – недожог топлива (доля топлива, несгоревшего в цикле).

Для каждой i-й расчетной точки на участке между точками 2 и 3 (условный конец сгорания) определяется:

- относительная продолжительность горения

, (4.20)

- степень использования воздушного заряда

, (4.21)

- текущее значение коэффициента избытка воздуха в зоне горения

, (4.22)

- доля тепловыделения

. (4.23)

Программный комплекс включает в себя процедуру "FuelSprayVisualization". Эта программа позволяет в наглядной форме анализировать подвижную картину развития топливных струй, взаимодействия их со стенками камеры сгорания, воздушным вихрем и между собой.

Программа помогает проектировать форму камеры сгорания и правильно выбирать диаметр, количество и направленность сопел распылителя для конкретной характеристики топливоподачи и интенсивности воздушного вихря. Программа ДИЗЕЛЬ-РК имеет интерфейс WINDOWS, расширенные функции ядра, а также организован бесплатный удаленный доступ к программе через ИНТЕРНЕТ.

Для решения оптимизационных задач ДИЗЕЛЬ-РК имеет встроенную процедуру многопараметрической оптимизации, включающую 14 методов оптимального поиска, а также процедуры 1D и 2D сканирования.

Средства оптимизации позволяют радикальным образом повысить эффективность расчетных исследований и выявить пути совершенствования двигателей. Так же в программе есть возможность исследование процессов PCCI (Premixed Charge Compression Ignition). Программа поддерживает моделирование процесса сгорания при многоразовом впрыске, включая сгорание при очень больших значениях опережения пилотного впрыска (до 100 и более град. до ВМТ). Учитывается сгорание по механизму низкотемпературного окисления (Low Temperature Combustion). Специальный интерфейс позволяет оптимизировать стратегию многоразового впрыска (доли топлива в порциях и задержки между ними), так чтобы избежать попадания топлива на стенки зеркала цилиндра.

4.1 Последовательность работы в программе ДИЗЕЛЬ-РК

Первым шагом является необходимость заполнение всех окон «Мастер настройки ДВС». В первом окне программа предлагает нам ввести название двигателя, выбрать тактность и тип рабочего процесса.

Рисунок 4.1–Мастер настройки ДВС 1

Для продолжения работы с «Мастер настройки ДВС» необходимо нажать кнопку «Далее», после программа предложит второе окно создание проекта, в котором необходимо выбрать схему комбинированного двигателя, число цилиндров и тип системы охлаждения.

Рисунок 4.2 – Мастер настройки ДВС 2

Для перехода в следующее меню «Мастера настройки ДВС» нажимаем кнопку «Далее», после чего появляется третье окно настройки, в котором будет предложено ввести следующие параметры: диаметр цилиндра, ход поршня, номинальная частота вращения и степень сжатия.

Рисунок 4.3 – Мастер настройки ДВС 3

После ввода необходимых данных нажимаем кнопку «Далее» и в следующем окне «Мастер настройки ДВС» вводятся параметры окружающей среды.

Рисунок 4.4 – Мастер настройки ДВС 4

Нажимаем кнопку «Далее», и переходим к последнему этапу создания проекта в окне «Мастер настройки ДВС», где необходимо ввести следующие параметры: двигатель с наддувом или нет, охлаждение надувочного воздуха и конструкцию головки цилиндра.

Рисунок 4.5 – Мастер настройки ДВС 5

Далее необходимо отредактировать параметры в окне «Топливная аппаратура, камера сгорания». Программа предлагает заполнить нам шесть вкладок: распылитель, камера в поршне, общие параметры, характеристика впрыска, эмиссия PM и NOx, настройка мат. модели. В данном окне наиболее доступными параметрами являются параметры находящиеся в двух вкладках: распылитель и камера в поршне. Во вкладке «Распылитель» вводятся такие параметры как: количество форсунок, диаметр сопловых отверстий, коэффициент расхода сопел при проливке в атмосферных условиях, смещение распылителя относительно оси, выступание точки начала струй от днища крышки. Во вкладке «Камера в поршне» вводится геометрия камеры сгорания. В оставшихся вкладках можно оставлять те параметры, которая предлагает программа, так как она оптимизирует их под модель дизеля.

Также в программе ДИЗЕЛЬ-РК есть возможность просмотра графиков с результатами расчета индикаторной диаграммы, скорости тепловыделения, параметров газообмена, характеристик и результатов одномерного сканирования. В ходе расчетов получим следующие графики, представленные на рисунке 4.8; 4.9; 4.10; 4.11.

Рисунок 4.6 – Окна редактирования параметров камеры в поршне

Рисунок 4.7 – Окна редактирования параметров распылителя

Рисунок 4.8 Свернутая индикаторная диаграммы дизеля 6ЧН18/22

Рисунок 4.9 Скорость тепловыделения дизеля 6ЧН18/22

Рисунок 4.10 Расход газов через выпускные органы дизеля 6ЧН18/22

Рисунок 4.11 Фрагмент визуализации смесеобразования дизеля 6ЧН18/22

4.2 Сравнительный расчет параметров штатной и модернизированной модели дизеля 6ЧН18/22 с использованием программы ДИЗЕЛЬ-РК

Расчет производился с целью получения данных о работе двигателя и наглядных примерах изменения его характеристик. Используемые в программе параметры отображены в таблице 4.1.

Таблица 4.1. Используемые параметры дизеля 6ЧН18/22 в программе расчета и оптимизации двигателей внутреннего сгорания ДИЗЕЛЬ-РК

Продолжение таблицы 4.1

Характеристики

Список файлов ВКР