При моделировании процессов турбулентного переноса, впрыски-
вания топлива и распространения топливной струи во впускном кол-
лекторе учитывается многофазность рабочего тела, что подразумевает
совместное решение фундаментальных уравнений сохранения для га-
зообразной (впускной воздух) и жидкой (бензин) фаз [4].
Влияние химического процесса горения учитывается с помощью
интенсивности внутреннего источника теплоты
q
v
, Вт/м
3
, и массового
расхода
˙
m
. Значения этих параметров могут быть вычислены с помо-
щью скорости
w
r
химической реакции сгорания:
q
v
=
Q
r
w
r
; ˙
m
=
−
w
r
,
(2)
где
Q
r
— выделившееся в результате химической реакции количество
теплоты на единицу массы. Скорость процесса сгорания определяется
на основе модели Магнуссена–Хъертагера [6].
Расчеты проводились с помощью трехмерного CFD-кода FIRE, раз-
работанного фирмой AVL List GmbH (Австрия) [4]. Ядро FIRE основа-
но на численном методе контрольных объемов с использованием усо-
вершенствованного алгоритма SIMPLE. Верификация математической
модели осуществлялась на основе экспериментальных индикаторных
диаграмм.
Анализ особенностей процессоввАПД.
Основные особенности
процессов в АПД обусловлены прежде всего отличительными черта-
ми его работы: преимущественная работа на установившихся режимах
(крейсерский, режим максимальной мощности или взлетный), необ-
ходимость обеспечения высотности, высокая надежность двигателя,
высокая удельная мощность на единицу массы и хорошие показате-
ли экономичности. Как следствие, для АПД характерны следующие
конструкционные особенности: установка двух свечей зажигания на
цилиндр с возможностью работы двигателя на любой из свечей; впуск-
ные каналы специальной формы, обеспечивающие закрутку потока;
уменьшенные коэффициенты запаса по прочности (до 1,3 в галтелях
сопряжения щек с шейками коленчатых валов, в стержнях шатунов)
в сравнении с двигателями наземного транспорта; а также оребрение
цилиндров и головок двигателей в целях эффективного отвода теплоты
с набегающим потоком воздуха.
Впрыскивание топлива во впускные каналы двигателя.
Для АПД
также характерно внешнее смесеобразование в карбюраторах или за
счетраспределенного впрыскивания топлива во впускные каналы. Не-
смотря на то, что первые серийные двигатели с непосредственным
впрыскиванием бензина появились именно в авиации еще в 30-е гг.
XX в. [3], в настоящее время такие системы, как и двигатели с впрыс-
киванием топлива во впускную систему, широко применяются только
84 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2013. № 4
