ции поршня авиационного двигателя при расчете локальныхтермиче-
скихнагрузок, действующихна него со стороны рабочего тела.
Используемая
k
−
ε
-модель турбулентности в сочетании c гибрид-
ными пристеночными функциями, моделью теплообмена Han–Reitz и
моделью сгорания Магнуссена–Хартагера, дает вполне приемлемые
результаты при расчете процесса сгорания, индикаторной диаграммы
двигателя, локальныхтемператур рабочего тела и локальныхкоэффи-
циентов теплоотдачи в КС. Методы расчета и измерения нестацио-
нарного давления в цилиндре двигателя, в отличие от другихпараме-
тров рабочего тела, в настоящее время хорошо разработаны и обычно
дают достаточно надежные результаты [12]. Верификация используе-
мыхматематическихмоделей, в том числе и уточнение содержащих-
ся в нихэмпирическихкоэффициентов (например, в модели сгора-
ния Магнуссена–Хартагера), осуществляется на основе индикаторной
диаграммы. Верифицированные таким образом модели обычно дают
адекватные результаты.
Определены термические граничные условия со стороны высоко-
температурного рабочего тела для разработанной конструкции поршня
с вытеснителем и выточками под впускными и выпускными клапана-
ми, наличие которыхприводит к интенсификации турбулентности в
зонахихрасположения. При этом в этихпристеночныхзонах, как и
в КС, поля скоростей меняются в зависимости от направления пере-
мещения поршня, а локальные температуры поверхности снижаются
(по сравнению с поршнем без выточек). Локальные температуры ра-
бочего тела, как и его локальные скорости, в различныхсечениях
цилиндра двигателя сильно отличаются друг от друга, что приводит
к существенному различию между локальными тепловыми нагрузка-
ми, возникающими на соответствующей поверхности огневого днища
поршня. Интенсификация теплообмена заметна на кромкахвытесни-
теля и выточек в период развитого сгорания и связана с повышением
турбулентности высокотемпературного газа, а также с характером его
движения.
Изменение коэффициента теплоотдачи в рабочем цикле двигателя
носит ярко выраженный локальный характер. При этом локальные ко-
эффициенты теплоотдачи существенно отличаются друг от друга не
только по значениям, но и по характеру изменения в течение рабочего
цикла. На периферийной части поверхности огневого днища поршня
нестационарный коэффициент теплоотдачи имеет одно экстремальное
значение (максимум) и очевидна корреляция с изменениями темпера-
туры и давления рабочего тела в цилиндре. На поверхности вытес-
нителя, особенно в его центральной части, изменение коэффициента
теплоотдачи характеризуется двумя экстремумами, при этом первое
максимальное значение достигается до верхней мертвой точки, а вто-
рое – после нее, что объясняется изменением направления движения
34 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2010. № 1
