Preview

Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ

Расширенный поиск

Физическое и численное моделирование тепломеханических характеристик стационарных потоков в газовоздушных трактах поршневых двигателей

https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-5-22-28

Полный текст:

Аннотация

Тепломеханическое совершенство впускных и выпускных систем во много определяют эффективность рабочих процессов поршневых ДВС. В статье представлены результаты численного моделирования и экспериментального исследования теплоотдачи газовых потоков в профилированных газовоздушных системах ДВС. Приводятся описание методики численного моделирования, экспериментальной установки, конфигураций исследуемых гидравлических систем, приборной базы и методики проведения опытов. На основе численного моделирования установлено, что использование в выпускных системах ДВС профилированных участков с поперечными сечениями в форме квадрата или треугольника приводит к снижению коэффициента теплоотдачи на 5-11 %. Показано, что применение во впускной системе поршневых ДВС профилированных участков также приводит к снижению коэффициента теплоотдачи до 10 % при скоростях потока воздуха до 40 м/с и росту коэффициента теплоотдачи до 7% при более высоких скоростях. Экспериментальные исследования качественно подтверждают результаты моделирования.

Об авторах

Л. В. Плотников
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

Плотников Леонид Валерьевич – кандидат технических наук, доцент кафедры «Турбины и двигатели»

г. Екатеринбург



Ю. М. Бродов
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

Бродов Юрий Миронович – доктор технических наук, зав. кафедрой турбин и двигателей

г. Екатеринбург



Б. П. Жилкин
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

Жилкин Борис Прокопьевич –доктор физико-математических наук, профессор кафедры «Теплоэнергетика и теплотехника»

г. Екатеринбург



А. М. Неволин
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

Неволин Александр Михайлович – доцент кафедры «Турбины и двигатели»

г. Екатеринбург



М. О. Мисник
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина
Россия

Мисник Мария Олеговна – магистрант

г. Екатеринбург



Список литературы

1. Heywood J.B. Internal combustion engine fundamentals. New York: McGraw-Hill, 1988. 546 р.

2. Драганов Б.Х., Круглов М.Г. Обухова В.С. Конструирование впускных и выпускных каналов двигателей внутреннего сгорания. Киев: Вища шк. Головное издательство. 1987. 175 с.

3. Lazarev E, Lazarev V, Pomaz A., Salov A. Exhaust gases energy use in the course of gas exchange in diesel-fueled vehicles. WIT Transactions on Ecology and the Environment. 2017. V. 224. № 1. pp. 91-99.

4. Гришин Ю.А. Граничные условия для численного расчета газообмена в поршневых двигателях // Инженерно-физический журнал. 2017. Т. 90. № 4. С. 1012-1017.

5. Karabulut H. A coupled thermodynamic and dynamic model of a three cylinder diesel engine: A novel approach for gas exchange process // Applied Thermal Engineering. 2017. V. 121. pp. 750-760.

6. Y. Liu, F. Zhang, Z. Zhao, T. Cui, Z. Zuo, S. Zhang. The Effects of Pressure Difference on Opposed Piston Two Stroke Diesel Engine Scavenging Process // Energy Procedia. 2017. V.142. pp. 1172- 1178.

7. Chalet D. New 0D/1D Physical Approach for Modelling the Gas Dynamics Behavior Inside the Intake System of an Engine // Journal of Thermal Science. 2018. V. 27. № 4. pp. 394-403.

8. B. Franzke, S. Pischinger, P. Adomeit, C. Schernus, J. Scharf, T. Uhlmann. A Sectoral Approach to Modelling Wall Heat Transfer in Exhaust Ports and Manifolds for Turbocharged Gasoline Engines // SAE International Journal of Materials and Manufacturing. 2016. V. 9. № 2. pp. 276-285.

9. L. Huang, C. Ma, Y. Li, J. Gao, M. Qi. Applying neural networks to the improvement of gasoline turbocharger heat transfer modeling // Applied Thermal Engineering. 2018. V.141. pp. 1080- 1091.

10. Кутателадзе С. С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. М.: Энергоатомиздат, 1990. 367 с.

11. Жилкин Б.П. Влияние формы поперечного сечения впускного канала на газодинамику и расходные характеристики процесса впуска в ДВС // Известия Высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2009. № 7-8. С. 94-98.

12. А.F. Emery, P.K. Neighbors, F.B. Gessner Emery А.F. The numerical prediction of developing turbulent flow and heat transfer in a square Duct // Journal of Heat Transfer. 1980. V. 102. pp. 51-57.

13. Plotnikov L.V. Specific aspects of the thermal and mechanic characteristics of pulsating gas flows in the intake system of a piston engine with a turbocharger system // Applied Thermal Engineering. 2019. V. 160.

14. Plotnikov L. The flows structure in unsteady gas flow in pipes with different cross-sections // EPJ Web of Conferences. 2017. V. 159.

15. Brodov Y.M. Influence of Intake/exhaust Channel Lateral Profiling on Thermomechanics of Pulsating Flows // Technical Physics. 2018. V. 63. № 3. pp. 319-324.


Для цитирования:


Плотников Л.В., Бродов Ю.М., Жилкин Б.П., Неволин А.М., Мисник М.О. Физическое и численное моделирование тепломеханических характеристик стационарных потоков в газовоздушных трактах поршневых двигателей. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2019;21(5):22-28. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-5-22-28

For citation:


Plotnikov L.V., Brodov Yu.M., Zhilkin B.P., Nevolin A.M., Misnik M.O. Physical and numerical simulation of the thermal and mechanical characteristics of stationary flows in the gasair paths of piston engines. Power engineering: research, equipment, technology. 2019;21(5):22-28. (In Russ.) https://doi.org/10.30724/1998-9903-2019-21-5-22-28

Просмотров: 172


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1998-9903 (Print)
ISSN 2658-5456 (Online)