РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ И КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ВЫСОКОФОРСИРОВАННОГО ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ С ЦЕЛЬЮ ОЦЕНКИ ЕГО ТЕПЛОНАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ

ВВЕДЕНИЕ 4
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 6
1.1 ОСНОВНЫЕ ТЕОРИИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДВИГАТЕЛЯ 6
1.2 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМЕ ОХЛАЖДЕНИЯ 10
1.3 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ 17
2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДВИГАТЕЛЯ 27
2.1 ЦИЛИНДР ДВИГАТЕЛЯ 27
2.2 ОБЪЕМНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ (КОЛЛЕКТОРЫ) 35
2.3 ТРУБОПРОВОДЫ 36
2.4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ 38
2.5 ТУРБОКОМПРЕССОР (ТКР) 39
3 РАЗРАБОТКА КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ 42
3.1 УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ 42
3.2 ПЕРЕНОС МАССЫ 47
3.3 ПЕРЕНОС ТЕПЛОТЫ 49
4 РАЗРАБОТКА КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДВИГАТЕЛЯ 52
4.1 КРАТКИЙ ОБЗОР ИСПОЛЬЗУЕМОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 52
4.2 РАЗРАБОТКА КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДВИГАТЕЛЯ 52
4.3 ЗАДАНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДВИГАТЕЛЯ 54
4.4 РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА 61
5 РАЗРАБОТКА КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ 66
5.1 КРАТКИЙ ОБЗОР ИСПОЛЬЗУЕМОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 66
5.2 РАЗРАБОТКА КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ 67
5.3 ЗАДАНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ 69
5.4 РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕПЛОВОГО И ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА 73
5.5 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕПЛОВОГО И ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА 75
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 76
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 77
Купить

При работе двигателя его детали разогреваются в результате контакта с горячими газами и трения. Отвод теплоты от них смазочным маслом и рассеянием её во внешнюю среду менее интенсивен, чем подвод, вследствие чего поршни, головки и крышки цилиндров, цилиндры, клапаны, и другие элементы могут нагреваться до недопустимо высокой температуры [1].
Главным условием нормальной работы поршневого двигателя является его оптимальное тепловое состояние, которое характеризуется степенью нагрева его основных деталей, зависящей от тепловой нагрузки этих деталей, их теплоотводящей способности, а также интенсивности теплообменных процессов.
Достаточно стабильная и равномерная температура деталей поршневых двигателей обеспечиваются их конструкцией, условиями охлаждения, а также характером протекания рабочего процесса. Вместе с тем, оптимальное тепловое состояние двигателя должно поддерживаться при любых эксплуатационных условиях и режимах работы. Это состояние обеспечивается совокупностью специальных устройств - системой охлаждения (СО), отводящей тепло в первую очередь от теплонапряженных деталей.
Математическая модель системы охлаждения позволяет заранее проанализировать работу системы при различных условиях эксплуатации до проведения реальных испытаний. Полученная таким способом информация может быть использована для раннего выявления недостатков и улучшения конструкции СО. Помимо этого, модель может использоваться для разработки алгоритмов управления СО.
Цель диссертационной работы: разработка функциональной и компьютерной модели системы охлаждения высокофорсированного двигателя для последующего подбора оптимальных компонентов СО.
Для достижения цели в работе решены следующие основные задачи:
1) Анализ агрегатов, входящих в состав двигателя и системы охлаждения;
2) Разработка математической и компьютерной модели рабочего процесса двигателя;
3) Разработка математической модели СО двигателя;
4) Разработка компьютерной модели СО двигателя.
Актуальность работы: разработка комплекса мер, направленных на совершенствование методики подбора компонентов СО, уменьшение затрат (экономических, временных) на проведение натурных испытаний.
Объект исследований: система охлаждения высокофорсированного дизельного двигателя транспортного назначения мощностью 1000 л.с.
Метод исследования: методы математического и компьютерного моделирования рабочего процесса и системы охлаждения двигателя, методы расчета термодинамических, тепловых и гидродинамических параметров потоков на основе уравнений механики сплошной среды.
Достоверность результатов обусловлена использованием фундаментальных законов и уравнений механики жидкости и газа, а также общепринятых методов расчета параметров двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Научная новизна результатов работы заключается в усовершенствовании методики расчета системы охлаждения с использованием математического и компьютерного моделирования (вместо приближенных расчетов «вручную»).
Практическая значимость. Применение на практике разработанных моделей позволит получить точные значения теплопередачи на различных режимах работы двигателя, а результаты расчета системы охлаждения позволят дать рекомендации по подбору оптимальных компонентов блока охлаждения.

Купить