Тепловая напряженность цилиндропоршневой группы дизельного двигателя, конвертируемого в газовый
Диссертация
Установлено, что при конвертировании серийного дизеля КамАЗ-7405 для работы на природном газе предпочтительно осуществление варианта с искровым зажиганием, т.к. относительно низкие тепловые нагрузки на основные детали, более плавное протекание рабочего процесса, приводящее к умеренным значениям скорости нарастания давления и максимальной температуры цикла, низкие уровни шума двигателя и выбросов… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛО-НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПОРШНЕЙ БЫСТРОХОДНЫХ ДИЗЕЛЕЙ
- 1. 1. Актуальность задачи определения теплонапряженного состояния поршня при форсировании двигателя
- 1. 2. Математическая постановка задачи определения теплового состояния поршня газового двигателя
- 1. 3. Методы экспериментального исследования теплового состояния поршня
- 1. 4. Расчетно-теоретические методы определения граничных условий
- 1. 5. Анализ методов решения задач теплопроводности
- 1. 6. Выводы. Постановка задач исследований
- ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА И ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ ПОРШНЯ ГАЗОВОГО ДВИГАТЕЛЯ
- 2. 1. Обоснование выбора объекта исследования
- 2. 2. Технология конвертации штатного дизеля в газовый двигатель
- 2. 3. Экспериментальная установка для исследования рабочего процесса газового двигателя
- 2. 4. Экспериментальное исследование теплового состояния поршня и крышки цилиндра газового двигателя
- 2. 4. 1. Методы бесконтактного измерения температур
- 2. 4. 2. Измерение локальных температур головки цилиндра и поршня газового двигателя с использованием ИМТК
- 2. 5. Сравнительный анализ экспериментальных значений локальных температур газового двигателя КамАЗ -740.13.Г и базового дизеля КамАЗ
- 2. 6. Выводы
- ГЛАВА 3. РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА И ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ ПОРШНЯ ГАЗОВОГО ДВИГАТЕЛЯ
- 3. 1. Анализ экспериментальной индикаторной диаграммы газового двигателя
- 3. 2. Расчетно-экспериментальное определение граничных условий для расчета температурного поля поршня газового двигателя
- 3. 3. Расчет теплового состояния поршня газового двигателя
- 3. 4. Сравнительный анализ тепловых состояний поршней газового двигателя и базового дизеля КамАЗ
- 3. 5. Выводы
- ГЛАВА 4. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ УСЛОВИЙ РАБОТЫ ПОРШНЕЙ В ГАЗОВОМ И ГАЗОЖИДКОСТНОМ ДВИГАТЕЛЯХ
- 4. 1. Основные параметры, влияющие на теплонапряженное состояние поршня газового двигателя
- 4. 2. Расчет индикаторных показателей рабочего процесса в газовом двигателе с искровым зажиганием
- 4. 3. Расчет интегрального теплообмена в цилиндре газового двигателя с искровым зажиганием
- 4. 3. 1. Расчет осредненного по поверхности коэффициента теплоотдачи в цилиндре газового двигателя с искровым зажиганием
- 4. 3. 2. Уточненная зависимость для расчета коэффициента теплоотдачи в газовом двигателе с искровым зажиганием
- 4. 4. Сравнительный анализ рабочего процесса и процесса теплообмена в газовом двигателе с искровым зажиганием и в газожидкостном двигателе
- 4. 5. Расчет локального теплообмена в камерах сгорания газового двигателя с искровым зажиганием и газожидкостного двигателя
- 4. 5. 1. Описание метода расчета
- 4. 5. 2. Сравнительный анализ локального теплообмена в камерах сгорания газового двигателя с искровым зажиганием и газожидкостного двигателя
- 4. 6. Выводы
Список литературы
- Чайнов Н.Д., Заренбин В. Г., Иващенко Н. А. Тепломеханическая напряженность деталей двигателей. М., «Машиностроение», 1977.152 с.
- Кавтарадзе Р.З. Локальный теплообмен поршневых двигателях. М., изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. 591с.
- Методические указания. Расчет на прочность поршней автомобильных ДВС: Руководящий нормативный документ. 37.001.058−87. (официальное издание).-М: Минавтопром, 1988.-104 с.
- Генкин К.И. Газовые двигатели. М., «Машиностроение», 1977. 196 с.
- Мамедова М.Д. Работа дизеля на сжиженном газе. М., «Машиностроение», 1980. 149 с.
- Коллеров J1.K. Газовые двигатели поршневого типа. Л., «Машиностроение», 1968. 248 с.
- Страдомский М.В., Максимов Е. А. Оптимизация температурного состояния деталей дизельных двигателей.- Киев: Наукова Думка, 1987.-167 с.
- Розенблит Г. П. Теплопередача в дизелях.- М.: Машиностроение, 1977.-215 с.
- Стефановский Б.С. Теплонапряженность деталей быстроходных поршневых двигателей. М., «Машиностроение», 1978. 128 с.
- Максимов Е.А., Кавтарадзе Р. З., Бенидзе Д. Ш. Методика экспериментального определения мгновенных значений плотностей тепловых потоков и температур поверхностей камеры сгорания ДВС на рабочих режимах // Двигателестроение.- 1989.- № 10.- С. 47−49
- Borman G., Nishiwaki К. Internal-Combustion Engine Heat Transfer // Progress in Energy and Combustion Science/ Pergamon-Press. 1987. V.13.N 1. 66p.
- Костин А.К. и др. Теплонапряженность двигателей внутреннего сгорания. Справочное пособие / А. К. Костин, В. В. Ларионов, Л. И. Михайлов и др.- Л.: Машиностроение, 1979.- 222 с.
- Woschni G., Kolesa К., Spindler W. Isolering der Brennraumwande-Ein lohendes Enwiklungsziel bei Verbrennimgsmotoren // MTZ.- 1986.-№ 12.- S. 495−498.
- Kolesa K., Enfluss holier Wandtemperaturen auf das Betriebsverhalten und inbesondere auf der Warmeubergang direkteinspritzender Dieselmotoren: Dissertation TIL- Mtinchen, 1987.- 109 s.
- Бек Дж., Блакуэл Б., Сент-Клер Ч. Некорректные обратные задачи теплопроводности: Пер. с англ.- М.: Мир, 1989.-312 с.
- Алифанов О. М. Обратные задачи теплообмена.- М.- Машиностроение, 1988.-280 с.
- Klell М., Wimmer D. Oberflachetemperaturaufnehmer mit Platin-Masswiderstanden zur Bestimmung des instationaren Wandwarmeubergangens//MTZ. 1990. N7/8. S.308−315.
- Манджгаладзе A.A., Кавтарадзе P.3., Апциаури A.3., Мгеладзе P.А. Исследование процессов газообмена и теплообмена в дизелях методами математического и физического моделирования. Тбилиси, изд-во АН Грузии. 1986. -198 с.
- Ebersole G.D. Myers P. S., Uehara О.А. The radiant and convective components of Diesel engine heat transfer //SAE Preprints, N 701.-1964. -7p.
- Руднев Б.И. Процессы локального теплообмена в камере сгорания дизелей. Владивосток, изд-во «Дальнаука», 2000. 220 с.
- Oguri Т., Inaba S. Radiant heat transfer in Diesel engines//SAE Preprints, N72023. 1972.-19 p.
- Сапожников C.3., Митяков В. Ю., Митяков A.B. Градиентные датчики теплового потока. Санкт-Петербург, изд-во СПбГПУ, 2003. 168 с.
- Митяков В.Ю. Возможности градиентных датчиков теплового потока на основе висмута в теплотехническом эксперименте. Автореферат диссертации на соиск. уч. ст. докт. техн. наук. СПбГПУ, 2005. -36 с.
- Онищенко Д.О. Исследование теплового состояния деталей дизеля в трехмерной постановке с применением экспериментальных граничных условий. Диссертация на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. -137 с.
- Beck J.V. Criteria for Comparison of Methods of Solution of the Inverse Heat Conduction Problem//Nucl. Eng. Des. № 53. 1979. 11−22 pp.
- Петриченко M.P. Физические основы внутрицилиндровых процессов в ДВС. Л.- изд-во ЛГУ, 1983.-244 с.
- Петриченко М. Р. Петриченко P.M. Конвективный теплообмен в поршневых машинах. Л.- Машиностроение, 1979.- 232 с.
- Петриченко М. Р. Петриченко P.M. Системы жидкостного охлаждения быстроходных двигателей внутреннего сгорания. Л.- 1975. -224с.
- Стефановский Б.С. Влияние перемещений газов, возникающих при сгорания, на форму полей локальных тепловых потоков в головках цилиндров и днищах поршней быстроходных двигателей//ДВС. Ярославль, 1981. С. 22−33.
- Петриченко М.Р., Блокирующее действие вращательного движения газана теплопередачу в камере сгорания // Двигателестроение.-1990.-№ 4.-С.57−58.
- Элементы САПР ДВС/Р.М. Петриченко, С. А. Батурин, С. А. Исаков и др.-Л., 1990.-328 с.
- Петриченко М.Р., Валишвили Н. В., Кавтарадзе Р. З. Пограничный слой в вихревом потоке на неподвижной плоскости // Теплофизика и аэродинамика.-2002.-Т. 9.-С.411−421.
- Кавтарадзе Р.З. Решения задач конвективного и сложно теплообмена в камере сгорания дизеля с учетом пристенного турбулентного течения//АН СССР. Теплофизика высоких температур. Т.28, № 5. 1990. С. 969−977.
- Кавтарадзе Р.З. Локальный радиационно-конвективный теплообмен в камере сгорания быстроходного дизеля//Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Машиностроение, № 1. 1996. С. 21−36.
- Хейвуд Дж. Гидродинамика рабочих цилиндров двигателей внутреннего сгорания. Фримановская лекция 1986 года.//Труды Американского общества инженеров-механиков. Теоретические основы инженерных расчетов. М.- изд-во «Мир», 1987. С. 171−229.
- Lydford-Pike E.I., Heywood J.B. Boundary Layer Thickness in the Cylinder of a Spark-Ignition Engine//Int. J. Heat-Mass Transfer, V.27. 1984. 1873−1879 pp.
- Boulouchos K., Eberle M. Aufgabestellungen der Motorthermodinamik heute-Beispile und Losungsansatze//MTZ, № 11. 1991. s. 574−583.
- Кутателадзе C.C. Основы теории теплообмена. M.- Атомиздат, 1 979 416 с.
- Петухов Б.С. Теплообмен в движущейся однофазной среде. М.- изд-во МЭИ. 1993.-352 с.
- Стефановский Б.С. Влияние перемещений газов, возникающих при сгорании, на форму полей локальных тепловых потоков в головках цилиндров и днищах поршней быстроходных двигателей // Межведомственный сборник «ДВС». Ярославль, 1981. С.22−33.
- Кутателадзе С.С., Леонтьев А. И. Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое. 1985.-320 с.
- Гайворонский А.И., Федоров В. А. Использование функции комплексных переменных для описания фазовых сдвигов при теплообмене в полостях переменного объема тепловых двигателей//Изв. ВУЗов. Машиностроение, № 2−3. 2001. С. 62−66.
- Гайворонский А. И. Федоров В.А. Использование функций комплексных переменных для описания теплообмена в полостях переменного объема тепловых двигателей. Автомобольные и тракторные двигатели. Межвузовский сборник науч. трудов. Вып. 17, 2001 г., с.82−86
- Федоров В.А. Разработка и экспериментальная проверка метода расчета локальных периодических тепловых нагрузок в поршневых двигателях. Автореферат дисс. на соиск. уч. степ. канд. тех. наук. МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. -16 с.
- Современные дизели: повышение топливной экономичности и длительной прочности// Под ред. А. Ф. Шеховцова.- Киев, 1992.-С.392.
- А.В. Лыков. Тепломасообмен.- Москва: Наука, 1978.- 324 с.
- Карташов Э.М. Аналитические методы теплопроводности твердых тел. М.- 1979.
- Шнейдер П. Инженерные проблемы теплопроводности. М.- 1960.
- Беляев Н. М., Рядно А. А. Методы теории теплопроводности.М.- Высшая школа. Часть I, 1982.-327 е.- Часть II, 1982.-304 с.
- Ваничев А. П. Приближенный метод решения задач теплопроводности в твердых телах// Известия АН СССР.Теплофизика.-1946.-N12.- С. 1767−1774.
- Киселев И. Г. Расчет температурных полей узлов энергетических установок. Л.: Машиностроение, 1978.- 190 с.
- Годунов С. К., Рябенький В. С. Разностные схемы.- М.: Наука, 1977.-439с.
- Самарский А. А. Введение в теорию разностных схем. М.: Наука, 1971.- 552 с.
- Тихонов А. Н., Самарский А. А. Уравнения математической физики. -М.: Наука, 1972.- 736с.
- Юшков П. П. Приближенное решение задач теплопроводности методом конечных разностей // Тр. Института Энергетики БССР.-1958.-Вып.6.- С.3−158.
- Зарубин В. С. Инженерные методы решения задач теплопроводности.-М.: Энергоатомиздат, 1983.- 326 с. 51.
- Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.- Энергоатомиздат. 1984.-152 с.
- Ши Д. Численные методы в задачах теплообмена. М.- изд-во «Мир», 1988.-544 с.
- Иващенко Н. А., Мизернюк Г. Н. Определение стационарных температурных полей в деталях двигателей внутреннего сгорания методом конечного элемента // Известия ВУЗов. Машиностроение. 1973, N6, С. 112−116.
- Иващенко Н. А., Мизернюк Г. Н., Козлов B.C. Моделирование полей температур и напряжений на ЭЦВМ // Двигатели внутреннего сгорания: Сб. НИИИнформтяжмаша 1973.- 4−73−8.- С. 16−18.
- Иванченко Б. И. Машинно-ориентированые методы расчета комбинированных двигателе. М.: Машиностроение, 1978.- 168 с.
- Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике.- М.: Мир, 1975.546 с.
- Оптимизация конструкций теплонапряженных деталей дизелей/ В. В. Мирошников, Н. А Иващенко, С. М. Шелков и др.- М.: Машиностроение, 1983.- 112 с.
- Сегерлинд А. Применение метода конечных элементов.- М.: Мир, 1979.- 392 с.
- Шабров Н. Н. Метод конечных элементов в расчетах деталей тепловых двигателей. Л.: Машиностроение, 1983.- 212 с.
- Иващенко Н. А., Гаврилов М. Н. Решение обратных задач теплопроводности методом конечных элементов.-М.: Машиностроение, 1977.-С.331.
- Иващенко Н. А., Насыров Р. А., Тимохин А. В. Тепловое и напряженное состояние поршней дизелей типа Д-100 // Двигателестроение. 1979.- N5.- С. 24−26
- Иващенко Н. А., Насыров Р. А., Тимохин А. В. Расчеты теплового и напряженно деформированного состояния поршней ДВС методом конечных элементов // Проблемы прочности. — 1980.- N2.- С. 32−35.
- Иващенко Н. А., Тимохин А. В. Расчет термоупрутого состояния составных поршней дизелей методом конечных элементов //Двигателестроение. 1981.- N7.- С. 7−10.
- Иващенко Н. А., Чайнов Н. Д., Василенко В. Г. Расчетная модель трехмерного анализа теплового состояния деталей ЦПГ на базе трехмерных двадцатиузловых конечных элементов // Известия ВУЗов. Машиностроение. -1984.-N2.- С. 45−49.
- Чайнов Н. Д., Иващенко Н. А. Методы расчетного определения температурных напряжений в крышках цилиндров двигателей внутреннего сгорания // Известия ВУЗов. Машиностроение. — 1974.-N1.- С. 81−84.
- Квасов Е. Е. Комплексный анализ рабочего процесса и температурного состояния цилиндро-поршневой группы дизеля: Автореф. дисс. на соиск. ученой степени канд. техн. наук: 05.04.02. -Л, 1983.- С. 16.
- Численное исследование трехмерного теплонапряженного состояния крышки цилиндра дизеля с использованием изопараметрических конечных элементов/ Б. И. Богданов, К. Г. Мелещенко, В. Б. Орлов и др. //Двигателестроение. 1984.- N4.- С. 5−8, 62, 63.
- Бенерджи П., Баттерфилд Р. Метод граничных элементов в прикладных науках: М.: изд-во «Мир», 1984.-С.494.
- Шульженко Н.Г., Гонтаровский П. П., Гармаш Н. Г., Протасова Т. В. Развитие расчетных моделей для исследования теплового и термонапряженного состояний составных поршней ДВС. Всеукраинский научно-технический журнал ДВС. № 2, 2004. С. 9599.
- Гайворонский А.И., Савельев Г. С. Перевод дизеля КамАЗ-740.13−260 на газовое моторное топливо. Грузовик. 2006. — № 6. — С. 16−20
- Николаенко В.А., Карпухин В. И. Измерение температуры с помощью облученных материалов. Москва, Энергоатомиздат. 1986,120 с.
- Овсянников М.К., Давыдов Г. А. Теплонапряженность судовых дизелей. Ленинград, «Судостроение». 1975.- 260 с.
- Гайворонский А.И., Савченков Д. А. Влияние геометрии камеры сгорания на экономические и экологические показатели газового двигателя. Обз. Инф. -М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2006.- 80 е., (Транспорт и поземное хранения газа)
- Иващенко Н.А., Кавтарадзе Р. З. Многозонные модели рабочего процесса ДВС. Москва, изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1997.-62 с.
- Кулешов А.С. Программа расчета и оптимизации двигателей внутреннего сгорания ДИЗЕЛЬ 2/4. Описание математических моделей решение оптимизационных задач. -Москва, изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002.-69 с.
- Кудряш А.П., Пашков В. В., Маринин B.C., Москаленко Д. А. Природный газ в двигателях. Киев, Наукова думка, 1990.-200 с.
- Чебанов Д.С. Исследование теплообмена в двигателе, работающем на природном газе. Магистерская диссертация. МГТУ им. Н. Э. Баумана, кафедра «Поршневые двигатели», 2006. -95 с.
- Кавтарадзе Р.З., Лобанов И. Е. К вопросу расчета пограничного слоя и турбулентного числа Прандтля при радиационно-конвективном теплообмене. Известия РАН. Энергетика. 2001. № 4. С. 149−158
- Кавтарадзе Р.З., Гайворонский А. И., Федоров В. А., Онищенко Д. О., Шибанов А. В. Расчет радиационно-конвективного теплообмена в камере сгорания дизеля// РАН. Теплофизика высоких температур, № 4, 2007. С
- Волчков Э.П., Лебедев В. П. Тепломассообмен в пристенных течениях. Новосибирск: НГТУ. 2003. 244 с.
- Merker G., Schwarz Ch., Stiesch G., Otto F. Verbrennungsmotoren. Simulation der Verbrennung und Schadstoffbildung. 2. Auslage. Stuttgart, Leipzig, Wiesbaden. Teubner-Verlag. 2004. 410 S.