Теоретические основы разработки двухблочного роторно-поршневого двигателя методом математического моделирования
В третьей главе исследования описана численная математическая модель, разработанная для исследования рабочего процесса, происходящего в двухблочном четырехкамерном РПД. В основу математической модели двухблочного РПД положены законы сохранения энергии и массы открытой термодинамической системы, характеристическое уравнение состояния рабочего тела Клапейрона-Менделеева. Математическая модель… Читать ещё >
Содержание
- Принятые условные обозначения
- ГЛАВА 1. ОБЗОР КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТИПОВ И СХЕМ ДВС
- 1. 1. Обзор конструктивных решений построения ДВС, альтернативных традиционному решению (конструкции с КШМ)
- 1. 1. 1. Классификация конструктивных схем роторно-поршневых двигателей
- 1. 1. 2. Конструктивные схемы роторно-поршневых двигателей в патентной литературе
- 1. 1. 3. Конструктивные схемы роторно-поршневых двигателей в Интернет — источниках
- 1. 1. 4. Конструктивные схемы роторно-поршневых двигателей в реферативных журналах
- 1. 2. Достоинства и недостатки роторно-поршневых двигателей в сравнении с поршневыми двигателями
- 1. 3. Выводы по главе. Постановка цели и задач диссертационной работы
- 1. 1. Обзор конструктивных решений построения ДВС, альтернативных традиционному решению (конструкции с КШМ)
- ГЛАВА 2. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И ПРИНЦИП действия
- ДВУХБЛОЧНОГО ЧЕТЫРЕХКАМЕРНОГО РОТОРНО-ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ
- 2. 1. Описание конструкции и принципа действия двухб л очного роторно-поршневого двигателя по патентам [1,2]
- 2. 2. Обоснование выбранных геометрических параметров двухб л очного роторно-поршневого двигателя
- 2. 2. 1. Определение рабочего объема камер двигателя
- 2. 2. 2. Выбор оптимального значения эксцентриситета е
- 2. 2. 3. Выбор оптимального отношения H/D
- 2. 2. 4. Определение фаз газораспределения
- 2. 2. 5. Определение параметров процесса перепуска
- 2. 2. 6. Торцевые уплотнения как необходимость герметизации смежных камер двухблочного роторно-поршневого двигателя
- 2. 3. Предварительная оценка параметров рабочего процесса двухблочного роторно-поршневого двигателя по методу Гриневецкого-Мазинга
- 2. 4. Выводы по главе
- ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ЧИСЛЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДВУХБЛОЧНОГО РОТОРНО-ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ
- 3. 1. Базовые принципы построения численной математической модели рабочего процесса двухблочного роторно-поршневого двигателя
- 3. 2. Процесс тепловыделения при сгорании топлива и процесс теплообмена в цикле двухблочного роторно-поршневого двигателя
- 3. 3. Методика численного моделирования рабочего процесса двухблочного роторно-поршневого двигателя в среде программирования «Excel» (OC"Windows")
- 3. 3. 1. Исходные данные для математического моделирования
- 3. 3. 2. Начальные условия для решения дифференциальных уравнений, описывающих процессы в камере всасывания блок всасывания)
- 3. 3. 3. Начальные условия для решения дифференциальных уравнений, описывающих процессы в камере сгорания (блок сгорания)
- 3. 3. 4. Алгоритм численного интегрирования системы уравнений
- 3. 4. Выводы по главе
- ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДВУХБЛОЧНОГО РОТОРНО-ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗРАБОТАННОЙ ЧИСЛЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
- 4. 1. Анализ характеристик рабочего процесса двухблочного роторно-поршневого двигателя на режиме проектной номинальной мощности
4.2. Исследование характеристик рабочего процесса двухблочного роторно-поршневого двигателя в широком диапазоне его нагрузочных и скоростных режимов. Представление универсальных характеристик двигателя в форме регрессионных моделей
4.3. Исследования, направленные на оптимизацию рабочего процесса двухблочного роторно-поршневого двигателя.
4.3.1. Исследование возможности увеличения мощности двухблочного роторно-поршневого двигателя повышением частоты вращения вала
4.3.2. Увеличение мощности двухблочного роторно-поршневого двигателя изменением фазы начала впуска рабочей смеси.
4.3.3. Увеличение мощности двухблочного роторно-поршневого двигателя изменением проходного сечения впускного отверстия камеры всасывания.
4.3.4. Увеличение мощности двухблочного роторно-поршневого двигателя изменением фазы начала перепуска смеси из камеры сжатия в камеру сгорания.
4.3.5. Увеличение мощности двухблочного роторно-поршневого двигателя изменением проходного сечения канала перепуска рабочей смеси из камеры сжатия в камеру сгорания
4.3.6. Увеличение степени сжатия.
4.4. Сравнительный анализ параметров двухблочного роторно-поршневого двигателя, роторно-поршневого двигателя Банке ля и поршневого ДВС
4.5. Выводы по главе.
Список литературы
- Роторный двигатель: пат. 2 384 719 Рос. Федерация, МПК7 F02B53/08, FOICI9/02 / Тайц О.Г.- заявитель и патентообладатель Брян. гос. инженер.-технол. акад. № 2 007 131 901/06- заявл. 22.08.07- опубл. 20.03.10 Бюл. № 8. 9 с.: ил.
- Акатов Е.И., Болотов B.C., Горбатый В. К. Судовые роторные двигатели. Л.: Судостроение, 1967. 358 с.
- Акимов П.П. Сведения по предыстории ДВС // Двигателестроение. 1985. № 11. С. 32−34.
- Апазиди Г. Д. Развитие конструкции ротопоршневых двигателей внутреннего сгорания. М.: НАТИ, 1963. 148 с.
- Архангельский В.М. Автомобильные двигатели / под ред. М. С. Ховаха. М.: Машиностроение, 1977. 591 с.
- Бениович B.C., Гостев В. Б. К расчету кинематики и рабочих объемов роторно-поршневого двигателя // Тракторы и сельхозмашины. 1961. № 11. 56 с.
- Бениович B.C., Гостев В. Б. К расчету процесса обработки контура рабочей полости роторно-поршневого двигателя // Тракторы и сельхозмашины. 1961. № 9. 78 с.
- Бениович B.C., Гостев В. Б. Исследование геометрии ротора и рабочей полости ротопоршневого двигателя // Тракторы и сельхозмашины. 1961. № 7. 45 с.
- Бениович B.C. О выборе отношения высоты рабочей полости к эксцентриситету в роторно-поршневом двигателе // Тракторы и сельхозмашины. 1961. № 5. 46 с.
- Бениович B.C. Определение параметров ротопоршневого двигателя. М.: НАТИ, 1961. 90 с.
- Бениович B.C. Расчет ротопоршневого двигателя. М.: НАТИ, 1965. 120 с.
- Бениович B.C. Ротопоршневые двигатели. Машиностроение, 1968. 151 с.
- Бойко A.M. Система уплотнения ротопоршневого двигателя. М.: НАТИ, 1965. 98 с.
- Брилинг Н.Р., Вихерт М. И., Гутерман И. И. Быстроходные дизели. М.: Машгиз, 1951. 520 с.
- Брилинг Н.Р. Двигатели внутреннего сгорания. М.- Л., 1935. 312 с.
- Брозе Д. Д. Сгорание в поршневых двигателях. М.: Машиностроение, 1969. 248 с.
- Вавилов A.A. Имитационное моделирование производственных систем. М.: Техника, 1983. 416 с.
- Вагин В.Н. Дедукция и обобщение в системах принятия решений. М.: Наука, 1988. 384 с.
- Васильков Ю.В. Компьютерные технологии вычислений в математическом моделировании. М.: Финансы и статистика, 2001. 253 с.
- Вибе И.И. Новое о рабочем цикле двигателей. М.: Машгиз, 1962. 272 с.
- Войнов А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. М.: Машиностроение, 1977. 277 с.
- Войнов А.Н. Экспериментальное исследование детонации в двигателях // Сгорание в трансп. поршневых двигателях: сб. науч. тр. М.: Изд-во АН СССР, 1951. С. 213−248.
- Волгин С.Н. Руководство по ремонту, техническому обслуживанию и эксплуатации автомобилей ВАЗ-2107, ВАЗ-21 072, BA3−21 073−04, ВАЗ-2074. М.: Третий Рим, 1998. 176 с.
- Волков Е.А. Численные методы. М.: Наука, 1987. 248 с.
- Володичев И.П. Распространение фронта пламени в роторно-поршневом двигателе // Автомобилестроение / НИИНавтопром. М., 1971. Вып. 3. С. 50−57.
- Воронкин A.A., Цеслинский A.C. Выбор основных размеров ротопоршневого двигателя // Автомобильная промышленность. М., 1966. № 3. 122 с.
- Гальднер Г. Газовые, нефтяные и прочие двигатели внутреннего сгорания. Их конструкция и работа, их проектирование / пер. с нем.- под ред. В. И. Гриневецкого. М., 1907. 594 с.
- Гуськов Г. Г. Необычные двигатели. М.: Знание, 1971. 64 с.
- Двигатели внутреннего сгорания. Теория поршневых и комбинированных двигателей: учеб. для вузов / Вырубов Д. Н., Иващенко H.A., Ивин В. И. и др.- под общ. ред. A.C. Орлина, М. Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1983. 372 с.
- Диксон Дж. Проектирование систем. М.: Мир, 1969. 440 с.
- Доброгаев Р.П. Определение неравномерности хода двигателя и угловых колебаний маховика при резонансе крутильных колебаний коленчатого вала// Двигателестроение. 1991. № 10, № 11. С. 26 27.
- Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ / пер. с англ. и науч. ред. Ю. А. Адлера, В. Г. Горского. М.: Статистика, 1973. 392 с.
- Дьяченко В.Г. Теория двигателей внутреннего сгорания: учебник. Харьков: ХНАДУ, 2009. 500 с.
- Елагин М.Ю. Математическая модель и теоретические исследования рабочих процессов многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания // Изв. ТулГУ. Тула, 1999. Вып. 3. С. 104−107.
- Елагин, М.Ю. Об оценке влияния переменности теплоемкости рабочего тела на показатели работы ДВС // Изв. ТулГУ. Тула, 1998. Вып. 2. С. 166- 169.
- Зарубин B.C. Математическое моделирование в технике. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. 195 с.
- Зауер JI. Н. Течение сжимаемой жидкости. М.: Изд-во иностр. лит., 1954. 76 с.
- Зельдович Я. Б. Теория детонации. М.: Гостехиздат, 1955. 268 с.
- Зельдович Я. Б. Теория ударных волн и введение в газодинамику. М.: Изд-во АН СССР, 1946. 187 с.
- Зиновьев И.В. Особенности газодинамики заряда роторно-поршневого двигателя // Автомобилестроение / НИИНавтопром. М., 1970. Вып. 4. С. 82−85.
- Зиновьев И.В. Особенности процесса сгорания в роторно-поршневом двигателе и некоторые пути его совершенствования: автореф. дис.. канд. техн. наук. Волгоград: ВоТИ, 1983. 20 с.
- Игнатов А.П. Руководство по ремонту автомобилей ВАЗ-2107, ВАЗ-21 072, BA3−21 073, ВАЗ-21 074 с центральной системой впрыска топлива. М.: Ливр, 1997. 177 с.
- Иноземцев Н.В. Процессы сгорания в двигателях. М.: Машгиз, 1949. 345 с.
- Иост В. Взрывы и горение в газах. М.: Изд-во иностр. лит., 1952. 688 с.
- Квасенко-Нилов В. М. Геометрические соотношения элементов роторного двигателя внутреннего сгорания // Изв. АН СССР. М., 1961. № 3. 56 с.
- Колчин А.И., Демидов В. П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: учеб. пособие для вузов / 3-е изд. перераб. и доп. М.: Высш. шк., 2002. 496 е.: ил.
- Круглов М.Г. Термодинамика и газодинамика двухтактных двигателей внутреннего сгорания. М.: Машгиз, 1963. 272 с.
- Крутов В.И. Двигатель внутреннего сгорания как регулируемый объект. М.: Машиностроение, 1978. 526 с.
- Кузьмина И.В. Моделирование волновых процессов в выпускных каналах ДВС // Изв. ТулГУ. Тула, 1999.- Вып. 3. С. 93−96.
- Кушуль В. М. Новый тип двигателя внутреннего сгорания. Л.: Судостроение, 1965. 211 с.
- Кэй Дж., Лэби Т. Таблицы физических и химических постоянных / под ред. К. П. Яковлева. М.: Машиностроение. 1962. 248 с.
- Ленин И.М., Костров В.А, Малышкин О. М. Автомобильные и тракторные двигатели. 4.1. Теория двигателей и системы их топливоподачи / под. ред. И. М. Ленина. М.:Высш. шк., 1976. 368 с.
- Лучинин Б. Н. Новые конструкции роторно-поршневых автомобильных двигателей. М.: Машгиз, 1968. 31 с.
- Льюис Б. Экспериментальные методы исследования процессов горения в двигателях. Химические основы работы двигателя. М.: Изд-во иностр. лит., 1948. 269 с.
- Маджуга Г. С., Подойников В. Х. Роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания. М.: Знание, 1964. 92 с.
- Моисеев H.H. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1981. 487 с.
- Мультимедийное руководство по ремонту и эксплуатации автомобиля VOLKSWAGEN GOLF IV 1997 г. выпуска.- Режим доступа: http://www.neotechsoft.ru, — Загл. с экрана.
- Муроки Т. Повышение топливной экономичности роторного двигателя // Дзидося гидзюцу. 1979. Т. 33. С. 754−762.
- Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача: учеб. пособие для вузов / 3-е изд., испр. и доп. М.: Высш. шк., 1980. 469 е.: ил.
- Нивергельт Ю. Машинный подход к решению математических задач. М.: Мир, 1977. 352 с.
- Обозов A.A., Старокожев М. А. Исследование процессов двухблочного роторно-поршневого двигателя с помощью метода математического моделирования // Вестн. БГТУ. Брянск, 2011. № 4 (32). С. 47−54.
- Обозов A.A., Старокожев М. А. Исследование характеристик двухблочного четырехкамерного роторно-поршневого двигателя в широком диапазоне его нагрузочных и скоростных режимов // Вестн. БГТУ. Брянск, 2012. № 1(33). С. 77 85.
- Обозов A.A., Старокожев М. А. Двухблочный роторно-поршневой двигатель // Двигателестроение. 2012. № 1(247). С. 18−22.
- Обозов A.A., Старокожев М. А. Исследование параметров двухблочного четырехкамерного роторно-поршневого двигателя в широком диапазоне его нагрузочных и скоростных режимов // Вестн. БГТУ. Брянск, 2012.- № 1(33). С. 77−84.
- Обозов A.A., Старокожев M.А. Сравнительный анализ технико-экономических показателей двухблочного роторно-поршневого двигателя и роторно-поршневого двигателя Ванкеля // Вестн. БГТУ. Брянск, 2012. № 2 (34). С. 48 54.
- Овчаров С.А. Особенности работы двухканальной системы зажигания в условиях роторно-поршневого двигателя: дис.. канд. техн. наук.- Волгоград, 1983. 187 с.
- Орлин A.C., Круглов М. В. Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей. М.: Машиностроение, 1984. 384 с.
- Ортега Д., Пул У. Введение в численные методы решения дифференциальных уравнений / пер. с англ. Н. Б. Конюховой- под ред. А. А. Абрамова. М.: Наука, 1986. 288 с.
- Петруничев А.И., Коробченко C.B. Бензиновые двигатели с послойным распределением топлива в заряде.- М.: НИИИАП, 1976. 70 с.
- Пойда А.Н. Исследование утечки рабочего тела в роторно-поршневом двигателе: автореф. дис.. канд. техн. наук. Харьков.: ХаТИ, 1972. 18 с.
- Пятов И. С. Новое в развитии роторно-поршневых двигателей за рубежом. М.: Машиностроение, 1970. 40 с.
- Пятов И. С., Рязин В. В. Перспективы развития роторно-поршневых двигателей за рубежом. JL: Автомоб. пром-сть, 1976. С. 36 38.
- Рындин В.В. Исследование нестационарного течения газа во впускном трубопроводе и неравномерности наполнения многоцилиндрового двигателя: дис.. канд. техн. наук. М., 1977. 163 с.
- Самарский, А. А., Мизайлов А. П. Математическое моделирование. Идеи. Методы. Примеры. М.: Наука. Физмат-лит.-1997. 320 с.
- Самарский A.A., Гулин A.B. Численные методы: учеб. пособие для вузов. М.: Наука, 1989. 432 с.
- Семенько М.Д. Введение в математическое моделирование. М.: Солон-Р, 2002. 111 с.
- Симуков И. В. Математическое моделирование основных технических параметров двухблочного роторного двигателя внутреннего сгорания новой конструкции: автореф. дис.. канд. техн. наук / Брян. гос. инженер. технол. акад. Брянск, 2009. 20 с.
- Симуков И.В. Сопоставление математических моделей расчета эффективной мощности поршневых ДВС, роторнопоршневого двигателя Ванкеля и нового двухвершинного роторного двигателя внутреннего сгорания // Вестн. БГТУ. Брянск, 2009. № 1. С.95−99.
- Советов Б.Я., Яковлев С. А. Моделирование систем: учеб. для вузов. М.: Высш. шк., 2001. 343 с.
- Соколик A.C. Основы теории детонации в двигателях // Сгорание в транспортных поршневых двигателях: сб. науч. тр. М.: Изд-во АН СССР, 1951. С. 185 211.
- Сычёв В. В. Дифференциальные уравнения термодинамики. М.: Наука, 1981. 195 с.
- Таганов И.Н., Тургумбаев Г. А. Причинный анализ сложных систем. Алма-Ата.: Мектеп, 1984. 126 с.
- Тарасевич Ю.Ю. Математическое и компьютерное моделирование. М.: УРСС, 2002. 141 с.
- Тер-Мартичьян Г. Г. Сравнение термодинамических циклов поршневых двигателей // Тр. НАМИ. М., 1978. Вып. 172. С. 31−36.
- Третьяков H.П. Математическое моделирование циклов поршневых двигателей с искровым зажиганием // Энергетика. Алма-Ата, 1975. Вып. 5. С. 48−53.
- Фёстер Э., Рёнц Б. Методы корреляционного и регрессионного анализа / пер. с нем. В. М. Ивановой. М.: Финансы и статистика, 1983. 302 с.
- Фролов И.Т. Гносеологические проблемы моделирования. М.: Наука, 1961. 41 с.
- Ханин Н. С. и др. Автомобильные ротопоршневые двигатели. М.: Машиностроение, 1964. 184 с.
- Хитрин JI.H. Физика горения и взрыва. М.: Изд-во МГУ, 1957. 442 с.
- Черняк Б.Я. и др. Особенности использования теплоты в роторно-поршневых двигателях. М.: Машиностроение, 1970. С. 107−112.
- Чистозвонов С. Б., Ханин Н. С. Проблема роторных автомобильных двигателей // Автомоб. пром-сть. 1961. № 2. 35 с.
- Чистяков В.К. Тенденции изменения некоторых параметров ДВС за 80 лет (с 1900 г. по 1980 г.) // Изв. вузов. Машиностроение. 1980. № 3. С. 63−67.
- Шароглазов Б.А. Двигатели внутреннего сгорания: теория, моделирование и расчёт процессов: учебник для вузов.- Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2004. 344 с.
- Шварц A.M. Изобретающим роторные двигатели // Изобретатель и рационализатор. 1961. № 7. 26 с.
- Элементы автоматического проектирования ДВС / P.M. Петриченко и др. М.: Машиностроение, 1990. 328 с.
- Ansdale R.F. Rotary Combustion Engines // Automobile Engineer. 1964. № 13. 151 p.
- Ansdale R.F. NSU Wankel Engine // Automobile Engineer. 1960. 76 p.
- Benhassaine M., Champoussin J. S, Guerrassi N. Repatrion du frottement in-stane dans chaque segment et dans la jupe despistons d’un moteur alternative // Entropie. 1993. P. 119−126.
- Bentele M. New Rotating Combustion Engines by Curtiss // Wright SAE. 1961. № 5. 67 p.
- Brown G., Swanson C. H Прогнозирование автомобильных силовых установок // Автомоб. пром-сть США. 1974. № 3. С. 4−7.
- Canudas de Wit С., Olsson Н. A new Model for Control of Systems with Friction // IEEE Trans. AC-40. 1995. № 3. P. 419 425.
- Ein luftgekuhlter Wankelmotor // MTZ. 1965. № 4. 56 p.
- Fabbri S. Capsulismi a Rotore Planetario // ATA. 1961. 82 p.
- Famaguchi J. Rotary update // Automot. Eng. 1988. № 7. 118 p.
- Multi crankshaft, variable — displacement engine: пат. 7 032 385 США, МПК7 F01B21/04. / Gray Charles L.- заявитель и патентообладатель USA Administrator of the U.S. Environmental Protection Agency. — № 11/369- заявл. 01.12.2004. 19 p.
- Hurley R. T. C.-W. Rotating Combustion Engines // Wright SAE. 1961. № 6. 41 p.
- Kappos C., Rajan S. Relative performance of rotary and piston engines on synthetic coal-derived gasoline // SAE Technical Paper 890 212. 1989. doi: 10.4271/890 212. 9 p.
- Kenichi Y., Muroki T. Development on Exhaust Emissions and Fuel Ekonomy of the Rotary Engine at Toyo Kogyo // Congress and Exposition Cobo Hall.- Detroit. 1978. № 2. 5 p.
- Kenji, S., Tomo T. Rotary engine efficient improved // Automot. Eng. 1982. № 1. 56 p.
- Mahler W. Rotary Engine Illustrated. Режим доступа: http://www.rotaryengineillustrated.com. — Загл. с экрана.
- Mundy Н. NSU Wankel Rotary Expansion Engine // Wright — The autocar. 1960.34 р.
- Pervozvanski A., de Wit С Canudas. Vibrational Smoothing in Systems with Dynamic Friction // Subm. to Trans. ASME. 1998. 615 p.
- Variable cycle engine and operation mode switching method: пат. 6 971 338 США: МПК7 F02B69/06. / Toyota Jidosha, заявитель и патентообладатель Япония- НПК 123/21. № 10/786 152- заявл. 26.02.2004- опубл. 06.12.2005. 14 е.: ил.
- Wankel F. Rotary Piston Engine Performance Criteria // Wright -Automobile Engineer. 1964. 20 p.
- Wong V.W., Hoult D.P. Rapid Distortion Theory Applied to Turbulent Combustion. SAE Technical Paper Series. 1979. № 790 357. 20 p.
- Yamaguchi J. New ceramic apex seals for a racing rotary engine // Automot. Eng. 1990. № 1. P. 25 28.
- Двигатель: науч.-техн. журн. Режим доступа: http://engine.aviaport.ru. — Загл. с экрана.
- Роторные двигатели: прошлое, настоящее, будущее: науч.- техн. журн.- Режим доступа: http://www.rotor-motor.ru. Загл. с экрана.