Тема: ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ГАЗООБМЕНА В ПОРШНЕВЫХ ДВС ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ГАЗОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА ПОТОКОВ ВО ВПУСКНЫХ И ВЫПУСКНЫХ КАНАЛАХ
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
📋 Содержание
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ .... 14
1.1. Традиционные методики исследований процессов в газовоздушных
трактах поршневых ДВС 15
1.2. Газодинамические и теплообменные характеристики процессов
газообмена поршневых ДВС 31
1.3. Выводы и постановка задач исследования 52
2. ТЕПЛОМЕХАНИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ПРОЦЕССОВ ВО ВПУСКНЫХ И
ВЫПУСКНЫХ КАНАЛАХ 59
2.1. Характерные времена переходных процессов при нестационарном
течении газов в круглых каналах 62
2.2. Учет нестационарности процессов во впускных и выпускных каналах
поршневых двигателей 84
2.3. Потенциал совершенствования качества газообмена в поршневых ДВС .. 89
2.4. Выводы 91
3. .ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ И РАСХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССОВ ГАЗООБМЕНА ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ .. 93
3.1. Методика, экспериментальные установки и система сбора данных для
исследования процессов газообмена в поршневых ДВС 93
3.2. Газодинамические и расходные характеристики процессов газообмена в
двигателях без наддува 121
3.3. Газодинамические и расходные характеристики процессов газообмена в
двигателях с наддувом 147
3.4. Верификация лабораторных данных о процессах газообмена на
действующем двигателе 174
3.5. Направления совершенствования процессов газообмена
в поршневых ДВС 181
3.6. Выводы 221
4. ЛОКАЛЬНАЯ ТЕПЛООТДАЧА В ГАЗОВОЗДУШНЫХ ТРАКТАХ
ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 225
4.1. Экспериментальные установки и измерительная система для определения
локального коэффициента теплоотдачи 225
4.2. Мгновенный локальный коэффициент теплоотдачи в газовоздушных
трактах поршневых двигателей без наддува 232
4.3. Мгновенный локальный коэффициент теплоотдачи в газовоздушных
трактах поршневых двигателей с наддувом 261
4.4. Совершенствование теплообменных характеристик процессов газообмена
поршневых двигателей внутреннего сгорания 278
4.5. Выводы 300
5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ НАУЧНО¬
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ 302
5.1. Конструктивные исполнения газовоздушных трактов поршневых
двигателей внутреннего сгорания 302
5.2. Математическое моделирование рабочего процесса двигателя 8ЧН 21/21 с
учетом газодинамической нестационарности 321
5.3. Энерго- и ресурсосбережение на основе совершенствования процессов
газообмена в поршневых двигателях 337
5.4. Выводы 343
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 346
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ 348
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 350
ПРИЛОЖЕНИЯ 378
Приложение 1. Оценка погрешности измерений 379
Приложение 2. Физико-математическое моделирование рабочего процесса автомобильного двигателя 2Ч 8,2/7,1 383
Приложение 3. Общая теория термической анемометрии 402
Приложение 4. Расчет рабочего процесса автомобильного двигателя 2Ч 8,2/71 с модернизированными впускными и выпускными трубопроводами 414
Приложение 5. Справка о внедрении ПАО «Уралмашзавод» 430
Приложение 6. Справка о внедрении ОАО «Машиностроительный завод имени
М.И.Калинина» 431
Приложение 7. Справка о внедрении ООО «Уральский дизель-моторный завод» 432
Приложение 8. Справка о внедрении Промышленная группа «Генерация» 433
📖 Введение
Исследованию тепломеханических характеристик течения газов во впускном и выпускном трубопроводах уделяется недостаточное внимание. Это объясняется тем, что совершенствование процессов в камере сгорания, безусловно, является более результативным с точки зрения повышения технико-экономических показателей двигателей. Однако на данный момент двигателестроение достигло такого уровня развития, что улучшение любого показателя поршневого ДВС даже на несколько десятых процента является серьезным достижением для специалистов. Поэтому повышение качества процессов газообмена (увеличение коэффициента наполнения и снижение коэффициента остаточных газов), а также изучение газо-динамики и теплообмена в газовоздушных трактах ДВС представляется другим перспективным научно-техническим направлением в развитии двигателестроения.
Известно, что процессы в газовоздушных трактах современных двигателей являются высокочастотными и нестационарными. Периоды газообмена составляют сотые и даже тысячные доли секунды. Характеристики потоков газа в трубопроводах двигателей изменяются с частотой до 100 Гц и более. Поэтому на сегодняшний день изучение тепломеханических характеристик течения газов в газовоздушных трактах в стационарных условиях и/или с помощью квазистационарных подходов численным моделированием является не перспективным. Вместе с тем, литературные данные об оценке и учете влияния газодинамической нестационарности на тепломеханические характеристики газовых потоков весьма ограничены и противоречивы, а устоявшиеся методологические подходы и существующая приборно-измерительная база не в полной мере способствуют развитию исследований процессов в нестационарных условиях. Таким образом, решение рассматриваемых проблем является актуальной задачей развития науки и техники.
Степень разработанности. изучения структуры нестационарных (пульсирующих) течений, теоретическими и экспериментальными подходами к описанию газодинамических и тепловых процессов в нестационарных течениях, а также экспериментальными и физико-математическими исследованиями в турбулентных не-стационарных потоках активно занимались следующие специалисты: В. М. Краев, Н. И. Михеев, В. М. Молочников, И. А. Давлетшин (исследований потоков в условиях газодинамической нестационарности), А. В. Фафурин, В. В. Кузьмин, М. М. Григорьев (классификации турбулентных пульсирующих течений), С. А. Ис¬аев, Е. П. Валуева (комплексное исследование турбулентных течений методами численного моделирования), В. И.Терехов, Д. М. Маркович, С. З. Сапожников, И. А. Попов, С. И. Шторк, И. О. Хинце, И. Л. Повх, П. Брэдшоу, П. Фреймут (экспериментальные методы измерений нестационарных течений). Авторами показано, что квазистационарные методы исследования имеют ограниченную область применения; экспериментальное изучение нестационарных турбулентных течений имеет специфические особенности и предъявляет высокие требования к средствам измерений; существуют сложности применения численных методов к нестационарным пульсирующим течениям, которые заключаются в проблеме создания базовой математической модели турбулентного потока, а также в использовании динамических расчетных сеток.
Развитием теории рабочих процессов поршневых двигателей и, в частности, изучением газодинамики и теплообмена в газовоздушных системах активно занимались многие отечественные и зарубежные специалисты. Существенный вклад в создании и развитии этого направления внесен работами А. С. Орлина (методы рас-чета процессов газообмена), М. Г. Круглова, Ю. А. Гришина, Л. В. Грехова, В. Г. Дьяченко (нестационарные газодинамические процессы), С. Г. Роганова, Г. Н. Мизернюка (газовый анализ), Н. А. Иващенко (конструирование и расчет поршневых ДВС), Р. З. Кавтарадзе (теплообмен), М. М. Вихерта, Ю. Г. Грудского, Б. Х. Драганова, В. С. Обухова (оптимизация впускных и выпускных систем), А. А. Балашова, А. Е. Свистулы (модернизация газовоздушных систем), Б. А. Шароглазов (моделирование рабочих процессов поршневых ДВС), В. С. Кукиса (модернизация конструкции поршневых двигателей и силовых установок) и др.
Целью работы является уточнение физического механизма высокочастотных, пульсирующих течений и установление закономерностей изменения газодинамических и тепловых характеристик потоков во впускных и выпускных каналах от геометрических и режимных факторов в условиях газодинамической нестационарности для повышения качества газообмена в поршневых ДВС и на этой основе раз-работка проектно-внедренческих решений, способствующих повышению технических показателей двигателей.
Задачи исследования:
1. Установить степень газодинамической нестационарности газовых потоков во впускных и выпускных трубопроводах поршневых ДВС и на этой основе провести анализ ее влияния на локальную теплоотдачу;
2. Разработать методики исследования тепломеханических процессов во впускных и выпускных трубопроводах поршневых двигателей с учетом газодинамической нестационарности;
3. Выявить физические особенности газодинамических условий теплоотдачи высокочастотного, пульсирующего потока в газовоздушных трактах двигателей;
4. Установить влияние конфигурации газовоздушных трактов и наличия дополнительных элементов в системах впуска и выпуска (компрессора и турбины, фильтра, глушителя) на газодинамические и тепломеханические характеристики газовых потоков в поршневых ДВС;
5. Выявить особенности тепломеханических характеристик газовых потоков во впускном и выпускном трубопроводах поршневых ДВС с турбонаддувом и без него, а также установить зависимости изменения мгновенных значений скорости, давления и локального коэффициента теплоотдачи потоков в газовоздушных трактах ДВС при разных режимах работы поршневого двигателя и турбокомпрессора;
6. Получить и обобщить экспериментальные данные по мгновенному локальному коэффициенту теплоотдачи в газовоздушных трактах поршневого ДВС с турбонаддувом и без него;
7. На основе полученных данных, выполнить в специализированных программных комплексах математическое моделирование рабочих процессов полно-размерных поршневых двигателей с учетом газодинамической нестационарности процессов во впускных и выпускных трубопроводах с целью оценки влияния совершенствования газообмена на технико-экономические показатели ДВС;
8. Разработать проектно-внедренческие решения для предлагаемых способов повышения качества газообмена в двигателях: увеличения расхода воздуха через впускную систему (повышения коэффициента наполнения) и улучшения очистки цилиндров от отработавших газов (снижения коэффициента остаточных газов).
Научная новизна основных положений диссертационной работы:
а) по специальности 01.04.14 - «Теплофизика и теоретическая теплотехника»:
- предложена методология исследования тепломеханических характеристик потоков в газовоздушных трактах поршневых двигателей в условиях газодинамической нестационарности (ускорения и замедления газовых потоков);
- разработана сравнительная методика для оценки степени нестационарности переходных процессов газовых потоков в трубопроводах на основе характерных времен (время восстановления и время релаксации);
- показаны особенности закономерностей изменения локального коэффициента теплоотдачи при нестационарном течении газов во впускных и выпускных трубопроводах поршневых двигателей внутреннего сгорания; установлено, что снижение интенсивности локальной теплоотдачи пульсирующего газового потока во впускных и выпускных трубопроводах находится в диапазоне 1,2-2,5 по сравнению со стационарным течением; предложен способ учета влияния газодинамической нестационарности течений в трубопроводах на локальную теплоотдачу;
- установлены основные закономерности изменения мгновенных значений местных скорости и давления, а также локального коэффициента теплоотдачи в газовоздушных трактах поршневого ДВС с турбонаддувом и без него при разных ре-жимах работы двигателя и турбокомпрессора; показано, что процессы газообмена в двигателях с наддувом имеют существенно другую тепломеханическую природу и, соответственно, для их улучшения необходимо разрабатывать специальные меры совершенствования процессов при впуске и выпуске;
- получены эмпирические уравнения для расчета мгновенного локального коэффициента теплоотдачи ах во впускном и выпускном трубопроводах разной конфигурации для поршневых ДВС с турбонаддувом и без.
б) по специальности 05.04.02 - «Тепловые двигатели»:
- предложены проектно-внедренческие решения по увеличению расхода рабочего тела через цилиндры поршневых ДВС (максимальное увеличение коэффициента наполнения на 22 %) и по улучшению очистки цилиндра от отработавших газов (максимальное снижение коэффициента остаточных газов на 24 %) путем поперечного и продольного профилирования впускного и выпускного трубопроводов поршневых ДВС без наддува (что приводит к повышению мощности двигателя до 14 % при фактически неизменном удельном расходе топлива);
- разработан способ уменьшения амплитуд пульсаций давления и скорости газового потока (максимум до 2,5 раз) во впускном трубопроводе поршневого ДВС с турбонаддувом, а также способ снижения локального коэффициента теплоотдачи в нем (в среднем на 20 %), что позволит улучшить равномерность работы цилиндров многоцилиндрового двигателя, снизить уровень аэродинамического шума и повысить надежность двигателя в целом;
- выполнено физико-математическое моделирование рабочих процессов полноразмерных двигателей с учетом конфигурации газовоздушных трактов и газодинамической нестационарности при впуске и выпуске с помощью программных комплексов Дизель-РК (МГТУ имени Н. Э. Баумана) и ACTUS (ABB Turbo Systems); на основе модельно-ориентированного проектирования проведен системный анализ влияния газодинамического совершенствования впускных и выпускных трубопроводов на технические показатели поршневых ДВС.
Теоретическая и практическая значимость диссертационной работы заключается в следующем:
1) в области двигателестроения разработаны оригинальные проектно-внедренческие решения для впускных и выпускных систем двигателей (защищенные патентами РФ), повышающие технико-экономические показатели двигателей (за счет улучшения заполнения цилиндра воздухом и очистки цилиндра от отработавших газов);
2) в области приборной техники для теплофизического эксперимента - разработана и реализована электронная схема термоанемометра постоянной температуры, которая защищена патентом РФ;
3) в области инженерной теплофизики разработан метод учета тепломеханической нестационарности при расчете локального коэффициента теплоотдачи в цилиндрических каналах;
4) в сегменте проектных расчетов получены и обобщены данные по интенсивности мгновенной локальной теплоотдачи в газовоздушных трактах поршневых ДВС необходимые для:
- расчета величины подогрева воздуха и охлаждения отработавших газов при впуске и выпуске;
- определения динамики распределения температурных напряжений в деталях и узлах трактов и, соответственно, нахождения температурных напряжений в них.
Комплекс созданных экспериментальных методик и результатов физико-математического моделирования, совокупность опытных и аналитических данных, расчетных формул и гистограмм расширяет базу знаний о теплофизических процессах при течении газовых потоков в условиях нестационарности, создает основу для раз-работки инженерных методов расчета впускных и выпускных систем двигателей, а также дополняет и уточняет теоретические и прикладные представления о газодинамике и локальной теплоотдаче потока газов при впуске и выпуске, что необходимо для модернизации существующих и разработки новых конструкций перспективных поршневых ДВС.
Методология и методы диссертационного исследования. В диссертации экспериментально исследовалась газодинамика и теплообмен потоков газа в газовоздушных трактах поршневых двигателей внутреннего сгорания с турбонаддувом и без него на основе подходов, принятых к изучению нестационарных течений. Пульсирующий газовый поток создавался с помощью моделирующих устройств и клапанных механизмов натурных поршневых ДВС. Натурные экспериментальные стенды представляли собой одноцилиндровые модели двигателя внутреннего сгорания размерности 8,2/7,1. Верификация опытных данных, полученных на моделях, осуществлялась на действующем поршневом двигателе 2ЧН 8,2/7,1. Для исследования тепломеханических характеристик газовых потоков во впускных и выпускных системах поршневых ДВС за основу был выбран метод термоанемометрирования. Для его реализации разработана оригинальная схема термоанемометра постоянной температуры (патент РФ № 81338), которая учитывала особенности пульсирующих течений, характерные для газовоздушных систем поршневых ДВС.
Оценка эффективности разработанных методов газодинамического совершенствования газовоздушных трактов на совершенство рабочего процесса полноразмерных поршневых ДВС с турбонаддувом и без него производилась с помощью математического моделирования в специализированных программных комплексах Дизель-РК (МГТУ им. Н.Э. Баумана) и ACTUS (ABB Turbo Systems), а также с помощью аналитических методов, разработанных профессором Б. А. Шароглазовым.
Основные положения, выносимые на защиту:
- методики (и их аппаратное оформление) определения мгновенных значений местных скорости, давления и расхода нестационарного газового потока в трубопроводах различной конфигурации, а также интенсивности мгновенной локальной теплоотдачи в них;
- методику определения степени газодинамической нестационарности газовых потоков в цилиндрических каналах на основе сопоставления характерных времен (времени восстановления и времени релаксации) с продолжительностью переходного процесса;
- экспериментальные данные и их обобщение по газодинамике и локальной теплоотдаче в газовоздушных трактах поршневых ДВС с турбонаддувом и без него в виде гистограмм и эмпирических уравнений;
- комплекс конструкторских рекомендаций по улучшению тепломеханических характеристик газовых потоков в газовоздушных трактах ДВС за счет увеличения расхода воздуха через впускную систему и улучшения очистки цилиндра от отработавших газов поршневого двигателя с целью повышения технико-экономических показателей поршневых двигателей с турбонаддувом и без;
- результаты математического моделирования рабочих циклов полноразмерных двигателей с учетом конфигурации газовоздушных трактов и газодинамической нестационарности процессов при впуске и выпуске;
- результаты апробации и внедрения результатов проведенных научных ис-следований на промышленных предприятиях.
Достоверность результатов основывается на использовании апробированного прикладного программного обеспечения для выполнения комплексных рас-четных исследований и обработки экспериментальных данных, а также надежности экспериментальных данных, что обуславливается сочетанием независимых методик исследования и воспроизводимостью результатов измерений, применением комплекса современных методов исследования, выбором измерительной аппаратуры с соответствующим метрологическим обеспечением, ее систематической поверкой и тарировкой, а также хорошим согласованием опытных данных на уровне пилотных экспериментов с результатами других авторов.
Апробация работы. Результаты, вошедшие в диссертацию, докладывались и обсуждались на следующих научных мероприятиях: научно-технической конференции «Повышение эффективности колесных и гусеничных машин многоцелевого назначения» (Челябинск, ЧВВАКИУ, 2008, 2010); международной научно-технической конференции «Многоцелевые гусеничные и колесные машины: актуальные проблемы теории, практики и подготовки кадров» (Челябинск, ЮУрГУ, 2011); научно-техническом семинаре кафедры «Двигатели внутреннего сгорания» (Челябинск, ЮУрГУ, 2012); I и II Международной научно-технической конференции «Пром-Инжиниринг» (Челябинск, ЮУрГУ, 2016, 2017); на научно-технических советах при ООО «Уральский дизель-моторный завод» (Екатеринбург, 2009, 2012-15); научных семинарах кафедр «Турбины и двигатели» и «Теплоэнергетика и теплотехника» (Екатеринбург, УрФУ, 2006-15); всероссийской научно-практической конференции «Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» (Екатеринбург, УрФУ, 2009 и 2011); X, XI Всероссийских научно-технических конференциях «Проблемы и достижения автотранспортного комплекса» (Екатеринбург, УГЛТУ, 2012, 2013); международной конференции «Двигатель-2010» (Москва, МГТУ имени Н. Э. Баумана, 2010); шестой российской национальной конференции по теплообмену (Москва, МЭИ, 2014); заседании кафедры «Поршневые двигатели» (Москва, МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2016); научно-технической конференции «Развитие двигателестроения в Рос-сии» (Санкт-Петербург, 2009); межотраслевой научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития поршневых ДВС» (Санкт-Петербург, СПбГМТУ, 2010); 2-6-й Всероссийских межотраслевых научно-технических конференциях «Актуальные проблемы морской энергетики» (Санкт-Петербург, СПбГМТУ, 2013-2017); научно-техническом семинаре кафедры «Теоретические основы теплотехники» (Санкт-Петербург, СПбГПУ, 2015); VIII mezinarodni vedecko - prakticka conference «Aktualni vymozenosti vedy» (Praha, 2012); 8-а международна научна практична конференция «Новини на научния прогрес» (Болгария, София, 2012); IX mezinarodni vedecko - prakticka konference «Aplikované vedecké novinky» (Praha, 2013); «Национальный конгресс по энергетике 2014» (Казань, КГЭУ, 2014); I Международной конференции «Электротехника. Энергетика. Машиностроение» (Новосибирск, НГТУ, 2014); VII Международная конференция молодых ученых «Электротехника. Электротехнология. Энергетика» (Новосибирск, НГТУ, 2015); научно-техническом семинаре Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН (Новосибирск, 2015); XIV Всероссийской школе-конференции молодых ученых «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики» (Новосибирск, ИТ им. С.С. Кутателадзе СО РАН, 2016); XIX, XX и XXI Школах-семинарах молодых ученых и специалистов под руководством академика А. И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках» (Орехово- Зуево, Звенигород, Московская область, 2013, 2015, 2017); 12 th International CDIO Conference (Turku, Finland, 2016); научно-техническом семинаре ABB Turbo Sys-tems (Baden, Swissland, 2015).
Основные результаты диссертации опубликованы в 72 научных и учебных изданиях (из них 24 относятся к изданиям, рекомендуемым ВАК для опубликования результатов при защите докторских диссертаций), в том числе в 1 монографии, 2 статьях в журналах, индексируемых базами данных Scopus и WoS, 6 патентах РФ, а также в 4 учебных пособиях.
Диссертация была выполнена на кафедрах «Теплоэнергетика и теплотехника» и «Турбины и двигатели» Уральского энергетического института УрФУ.
Автор выражает благодарность своему научному консультанту профессору Жилкину Борису Прокопьевичу и заведующему кафедрой «Турбины и двигатели» Бродову Юрию Мироновичу за ценные советы, доброжелательное отношение, конструктивные дискуссии, всестороннюю поддержку и плодотворную совместную работу.
✅ Заключение
- Показано, что процессы в трубопроводах ДВС во время впуска и выпуска протекают с высокой степенью нестационарности, что и определяет механизм теплопереноса;
- Предложена методология исследования интенсивности локальной теплоотдачи нестационарных, пульсирующих потоков в газовоздушных трактах поршневых двигателей, а также метод учета газодинамической нестационарности при расчете локального коэффициента теплоотдачи;
- Установлено, что снижение интенсивности локальной теплоотдачи пульсирующего газового потока во впускных и выпускных трубопроводах находится в диапазоне 1,2-2,5 по сравнению со стационарным течением;
- Выявлены закономерности влияния дополнительных конструктивно - функциональных узлов впускных и выпускных трактов (в частности, компрессора и турбины турбокомпрессора системы наддува, фильтрующих элементов) на газо-динамические и тепломеханические характеристики газовых потоков в поршневом ДВС; показано, что наличие фильтра приводит к сглаживанию амплитуд пульсаций скорости и давлений потока с одновременным увеличением гидравлического со-противления трактов;
- Установлено влияние конфигурации впускного и выпускного трубопроводов поршневого двигателя без наддува на газодинамические, расходные и тепло-обменные характеристики газовых потоков в них; предложены способы улучшения показателей качества газообмена на основе поперечного профилирования трубопроводов (максимально достигнутый эффект заключается в повышении коэффициента наполнения вплоть до 22 % и снижении коэффициента остаточных газов до 24 % на отдельных режимах работы двигателя); расчетно-аналитическая оценка пока-зала, что профилирование газовоздушных трактов приводит к повышению мощности ДВС (до 14 %) при фактически неизменном удельном расходе топлива (± 1,0 %) и уменьшению (в среднем на 10-12 %) тепломеханических нагрузок на основные детали и узлы впускных и выпускных трактов; технические решения на предлагаемые способы повышения качества газообмена защищены патентами Российской Федерации;
- Установлены основные закономерности изменения мгновенных значений местных скорости, давления и локального коэффициента теплоотдачи в газовоздушных трактах поршневого ДВС с турбонаддувом и без него при разных режимах работы двигателя и турбокомпрессора; на основе этих данных разработан способ уменьшения (до 2,5 раз) амплитуд пульсаций местных давления и скорости потока газа во впускном трубопроводе поршневого ДВС с турбонаддувом, а также способ снижения (в среднем на 20 %) локального коэффициента теплоотдачи потока в нем, что позволит снизить различия в работе цилиндров многоцилиндровых ДВС, увеличить КПД компрессора, понизить уровень шума, а также повысить надежность двигателя в целом;
Получены эмпирические уравнения для расчета мгновенных локальных коэффициентов теплоотдачи и коэффициента мобильности теплоотдачи для впускного и выпускного трубопроводов поршневых ДВС с турбонаддувом и без него при разных режимах работы двигателя и турбокомпрессора;
- На основе собственных экспериментальных данных проведено комплексное математическое моделирование рабочего процесса полноразмерных поршневых двигателей с учетом газодинамической нестационарности процессов во впускных и выпускных трубопроводах; подтверждена эффективность разработанных способов модернизации впускных и выпускных систем ДВС; представлены сравнительные таблицы технико-экономических параметров исходных и модернизированных двигателей 2Ч 8,2/7,1 и 8ЧН 21/21;
- В итоге сформулировано перспективное направление дальнейших исследований процессов в газовоздушных трактах, в частности, изучение взаимосвязи процессов впуска и выпуска.



