поршня в верхней мертвой точке. Переход поршня в нижнюю мерт-
вую точку приводит к деформации элементов, на которые разбивает-
ся внутренний объем цилиндра двигателя, в направлении движения
поршня таким образом, чтобы минимальное соотношение размеров
элемента было не менее 0,1. В случае, если это соотношение вслед-
ствие деформации контрольныхобъемов не выполняется, проводится
переразбиение расчетной области.
Особое внимание следует уделить также моделированию процес-
сов в пристеночныхобластях. Стандартный подход к моделированию
теплообмена в CFD-пакетахобычно рассматривает стационарное тече-
ние несжимаемой жидкости и базируется на использовании логариф-
мическихзаконов стенки [4]. Эти законы имеют силу только в огра-
ниченной области безразмерного расстояния от границы
y
+
. Однако
течения в КС поршневого двигателя в процессе сгорания являются
нестационарными, поэтому во время некоторыхотдельныхпериодов
рабочего цикла трудно получить точные значения
y
+
[2]. Кроме того,
при рассмотрении движения вблизи поверхности стенки необходимо
учитывать сжимаемость газа, а также, что результаты численного ре-
шения существенно зависят от разрешения (шага) расчетной сетки.
Известно также, что в процессе сгорания термический пограничный
слой становится очень тонким, поэтому сетка должна измельчаться.
Анализ наиболее распространенныхмоделей [4, 5, 8, 9] теплообмена
в пристеночныхслояхпоказал, что этим требованиям больше удо-
влетворяет модифицированная модель R. Han и R. Reitz [9], согласно
которой тепловой поток в стенку (Вт/м
2
) вычисляется на основе сле-
дующего соотношения:
˙
q
w
=
ρc
p
kC
1/4
μ
T
∞
/
T
W
2
,
1 ln (
y
+
) + 2
,
5
,
(4)
где
у
+
=
1
ν
w
|
τ
w
|
ρ
w
y
,
τ
w
— касательное напряжение, индекс “
w
” ука-
зывает на принадлежность параметра к пристеночной области.
В настоящей работе для расчета локального нестационарного те-
плообмена в КС применяется (
k
−
ε
)-модель турбулентности с исполь-
зованием гибридныхпристеночныхфункций и модели теплообмена
Han–Reitz, описанная в работе [9]. Значение температуры
T
∞
за погра-
ничным слоем в зависимости от времени (от угла п.к.в.) определяется
из индикаторной диаграммы двигателя. Амплитуда колебания темпе-
ратуры
T
w
поверхности КС в рабочем цикле быстроходных двигате-
лей, как известно, существенно меньше по сравнению с амплитудой
колебания температуры
T
∞
и составляет всего 5–10
◦
С [10], поэтому в
расчетахпринимается, что
T
w
=
const. После расчета теплового пото-
28 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2010. № 1
