УДК 621.434:536
Р. З. К а в т а р а д з е, А. А. З е л е н ц о в,
З. Р. К а в т а р а д з е, Л. А. Ф и н к е л ь б е р г,
Ю. Н. Н и к и т и н
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛОКАЛЬНОГО
НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕПЛООБМЕНА
В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ АВИАЦИОННОГО
ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ
Процессы трехмерного нестационарного переноса в камере сгора-
ния авиационного поршневого двигателя, сопровождаемые горени-
ем, смоделированы с использованием уравнений сохранения коли-
чества движения, энергии, уравнений неразрывности и диффузии в
форме Рейнольдса. Вкачестве замыкающих применены
k
−
ε
-модель
турбулентности, модель турбулентного сгорания и модель тепло-
обмена в пристеночном слое. Верификация моделей осуществле-
на на основе индикаторной диаграммы двигателя. Показано, что
распределение локальных термических нагрузок на огневом днище
поршня существенно зависит от рельефа его тепловоспринимаю-
щей поверхности, в частности от формы, размеров и месторас-
положения вытеснителя и выточек под клапанами. Определены
значения локальных тепловых нагрузок на поршень со стороны вы-
сокотемпературного рабочего тела, необходимые для исследования
теплонапряженного состояния поршня, а также надежности и
долговечности двигателя.
E-mail:
Ключевые слова
:
двигатель с воспламенением от электрической искры;
локальный теплообмен; турбулентное сгорание; тепловые граничные
условия.
В условияхразвития рыночной экономики стремительно растет чи-
сло легкихсамолетов на поршневыхдвигателях, составляющихосно-
ву авиации общего назначения. Развитие современныхавиационных
поршневыхдвигателей заключается в неуклонном улучшении ихэко-
номическихи экологическиххарактеристик, повышении долговечно-
сти и надежности работы. Одним из основныхпоказателей авиаци-
онныхдвигателей является удельная мощность, значение которой су-
щественно зависит от среднего эффективного давления, а также от
быстроходности самого двигателя. Стремление к повышению указан-
ныхпараметров приводит к увеличению тепловыхи механическихна-
грузок на основные детали, моделирование которыхнеобходимо еще
на стадии проектирования для прогнозирования работоспособности, а
также надежности разработанной конструкции. Очевидно, что уровень
этихпоказателей является решающим фактором при выборе двигателя
для установки на борт самолета.
Цель настоящей работы — моделирование нестационарного локаль-
ного теплообмена в камере сгорания (КС) авиационного двигателя с
20 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2010. № 1
