Двигатели внутреннего сгорания. 2010. №2 PDF (Size:7770 МБ)

Рабочие процессы ДВСдулем синтеза расчетной области КС произвольнойформы;- настройка параметров моделей процессовсмесеобразования и сгорания в цилиндре дизеля;- рассмотреть возможности программногокомплекса для моделирования внутрицилиндровыхпроцессов ДВС;- с использованием численных методов выполнитьрасчет рабочего цикла дизеля при работена режиме номинальной мощности;- оценить состав продуктов сгорания по такимкомпонентам как NO, CO и твердые частицы(ТЧ);- сравнить результаты расчета состава продуктовсгорания с данными эксперимента и результатамирасчета с использованием методик другихавторов;- оценить адекватность полученных результатов.Основные этапы и результатыисследованияПрограммный комплекс позволяет проводитьчисленное моделирование рабочего цикла ДВС сКС произвольной конфигурации, например цилиндрической,тороидальной, полусферической, типаЦНИДИ, Гессельмана и др.В представленной работе рассматриваетсярасчет сжимаемого турбулентного течения топливовоздушнойсмеси в цилиндре дизеля в нестационарнойпостановке. С учетом рекомендаций компанийAVL и Ricardo для описания турбулентныхтечений в цилиндре ДВС выбрана k-ε модель [6,7].Для моделирования динамики распространениятопливных факелов в КС в программном комплексеиспользуется модель распада струи WaveBreakup Model [8 – 10]. Область сопловых отверстийраспылителя находится в стационарной зонерасчетной сетки, что позволяет без измененийприменять установочные параметры, полученные врезультате моделирования распространения струйтоплива для последующего расчета рабочего цикладизеля.В расчете процесса наполнения цилиндраучитывается наличие остаточных газов в цилиндреи впускном канале.В качестве начальных условий задаются: давление,температура, масса остаточных газов в камересгорания и впускном канале, а также скоростипотока в КС.8Для описания процесса теплообмена междурабочим телом и стенками цилиндра в программномкомплексе используется модель полной энергии(Total Energy), которая позволяет достаточноточно моделировать процесс теплообмена длясжимаемых жидкостей и газов, и учитывать эффектнагрева рабочего тела в пограничном слое придвижении потока с большими скоростями.В качестве ГУ задаются давление и температуравоздуха на впуске, параметры процесса топливоподачи,характеристики перемещения поршня,впускного и выпускного клапанов. В расчете учитываетсятеплообмен рабочего тела со стенкамивпускного и выпускного каналов и КС, а также шероховатостьповерхностей деталей КС.Для моделирования процесса горения в цилиндредизеля в программном комплексе используютсятакие модели:- модель разложения вихря (EddyDissipation) [11];- модель пламен (Flamelet Model) [12];- модель, описывающая скорости химическихреакций в пламени (Finite Rate Chemistry);- объединенная модель (Combined Model);- модель горения углеводородных топлив(Hydrocarbon Fuel Model).Для моделирования процесса образования NOв цилиндре дизеля в программном комплексе используютсятакие механизмы:- термический механизм Зельдовича;- “быстрый ” механизм образования NO;- образование NO по механизму “N 2 O”;- “топливные” NO;- механизм, описывающий деструкцию NO.Для моделирования процесса образования сажии сульфатов в цилиндре дизеля в программномкомплексе используется модель “Magnussen andHjertager” [13].Для наглядной демонстрации возможностейпрограммного комплекса было выполнено численноемоделирование рабочего цикла дизеля Д21Апри работе на режиме номинальной мощности.Авторами была синтезирована исходная геометрияКС, выделена расчетная область и сгенерированагексаэдральная сетка, описывающая конфигурациюКС дизеля Д21А и выполнена настройкапараметров моделей процессов смесеобразования исгорания в цилиндре дизеля.Объект исследования – показатели рабочегоцикла и состав продуктов сгорания тракторногоДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2'2010