Анализ влияния особенностей рабочих процессов на эффективные показатели авиационных поршневых двигателей

Рассмотрены основные направления развития авиационных поршневых двигателей с воспламенением от электрической искры, предусматривающие впрыскивание топлива во впускную систему (или непосредственную подачу топлива в цилиндр), разные моменты включения свечей зажигания, интенсивную закрутку потока на впуске, а также регулируемый наддув. Численное исследование рабочих процессов и теплообмена в камерах сгорания авиационных двигателей проводится при использовании трехмерных нестационарных уравнений энергии, движения, диффузии и неразрывности в форме Рейнольдса, дополненных k-е-моделью турбулентности. Скорость сгорания топлива описывается широко апробированной моделью Магнуссена-Хъертагера. Моделирование проводилось с помощью трехмерного программного пакета AVL FIRE. В результате определены оптимальные значения конструкционных (угла установки форсунки системы питания, закрутки потока на впуске, степени повышения давления в агрегате наддува) и регулировочных (углов опережения зажигания и впрыскивания топлива) параметров работы рассматриваемых двигателей.

Литература

[1] Гришин Ю.А. Анализ и перспективы развития поршневых авиадвигателей. М.: ЦАГИ им. Н.Е. Жуковского, 2000.

[2] Кавтарадзе Р.З. Теория поршневых двигателей. Специальные главы. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 719 с.

[3] Basshuysen R., Schafer F (Hrsg.) Handbuch Verbrennungsmotor. 4. Auflage. Vieweg und Sohn Verlag. Wiesbaden, 2007. 1032 S.

[4] FIRE. Users Manual Version 2011. AVL List GmbH Graz, Austria, 2011. (License Agreement for Use of the Simulation Software AVL FIRE between Moscow State Technical Univ. n.a. N.E. Bauman and AVL List GmbH, 2010).

[5] Патанкар С. Численное решение задач теплопроводности и конвективного теплообмена при течении в каналах / пер. с англ. М.: Изд-во МЭИ, 2003. 312 с.

[6] Magnussen B.F., Hjertager B.H. On mathematical models of turbulent combustion with special emphasis on soot formation and combustion // 16-th International Symposium on Combustion. Cambrige, 1976. P. 719-729.

[7] Кавтарадзе Р.З., Онищенко Д.О., Зеленцов Л.А., Финкельберг Л.А., Костючен-ков А.Н.Моделирование процессов в системе "впускной коллектор-цилиндр" авиационного поршневого двигателя с распределенным впрыскиванием топлива // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2012. № 4. С. 3-15.

[8] Кавтарадзе Р.З., Онищенко Д.О., Зеленцов Л.А., Финкельберг Л.А., Костюченков А.Н. Моделирование процессов переноса, сгорания и образования оксидов азота в авиационном поршневом двигателе с дублированной системой зажигания // Изв. РАН. Энергетика. № 6. 2012. С. 135-152.

[9] Ланшин А.И., Финкельберг Л.А., Костюченков А.Н., Зеленцов А.А., Баканов М.А. Исследование влияния предварительной закрутки потока на характеристики авиационного поршневого двигателя // Вестник Воронежского ГТУ. 2012. Т. 8. № 2. С. 96-99.