Введение - Имитация рабочего процесса поршневых двигателей на основе моделей химических реакций, турбулентности и теплообмена

Проблема аккуратной компьютерной имитации рабочего процесса ДВС всех типов заключается в высокой размерности модельных динамических систем, причем независимые переменные весьма разнообразны по физической природе и характеризуются очень широким динамическим спектром (схема внутрицилиндровых процессов приведена на рис. 1). Кинетика горения в поршневых ДВС осложнена тем обстоятельством, что даже осредненные параметры топливно-воздушной смеси (ТВС) или заряда претерпевают очень сильные изменения в течение цикла.

схема внутрицилиндровых процессов в двс

Рис. 1 Схема внутрицилиндровых процессов в ДВС

Отмеченное обстоятельство не позволяет сконструировать более или менее универсальную модель горения в тепловых двигателях. Как следствие существует стойкая потребность в соответствующих теоретических и экспериментальных работах. Частично она удовлетворяется результатами исследований, выполняемых в ряде ведущих научных центров и двигателестроительных корпораций. Цели проблемных исследований делятся на две категории: 1) получение новых сведений о разного рода элементарных процессах и физико-химических механизмах, которые составляют феномен внутрицилиндрового горения и 2) создание моделей совокупного внутрицилиндрового процесса и моделей его отдельных физико-химических аспектов. Первое направление исследований призвано обеспечить информационную базу моделирования (инициализацию, согласование и верификацию моделей), а вторая _ решать задачи системного анализа и синтеза (выбора оптимальных конструкций и режимов ДВС).

Для исследований воздействия поршневых двигателей на окружающую природную среду, автором разработан набор базовых моделей внутрицилиндрового процесса. Сочетая эти модели, можно успешно совершенствовать ДВС, в т. ч.: 1) осуществлять перевод двигателя на альтернативные виды топлива, 2) снижать токсичность отработавших газов (ОГ), 3) предсказывать и практически исключать неустойчивые режимы, 4) оптимизировать внутрицилиндровый процесс и общесистемную динамику ДВС по энергетическим, экологическим и комплексным показателям функциональности, 5) рационально и полно диагностировать техническое состояние конкретных двигателей.

Каждый из "кубиков" предлагаемой синтетической модели, во-первых, базируется на фундаментальных физических законах (или же на надежно установленных частных закономерностях с большим запасом структурно-параметрической устойчивости) и, во-вторых, обладает высокой степенью открытости. В результате адекватность конечных моделей обеспечивается адаптивностью технологии их составления.

Похожие статьи




Введение - Имитация рабочего процесса поршневых двигателей на основе моделей химических реакций, турбулентности и теплообмена

Предыдущая | Следующая