УДК 621.436.052
Ю. А. Г р и ш и н, Н. В. Х а з о в
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ХАРАКТЕРИСТИК
ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ НЕСТАЦИОНАРНЫХ
ТЕЧЕНИЙ В ГАЗОВОЗДУШНЫХ ТРАКТАХ
ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Описана новая версия метода характеристик с плавающей сет-
кой, обеспечивающего выполнение интегральных законов сохране-
ния. Проведены расчеты выпускных импульсов, полученных на одно-
цикловой установке “цилиндр–клапан–трубопровод”, показавшие
хорошее согласование результатов расчета и экспериментов. Вы-
полнены специальные исследования по определению коэффициента
трения, необходимого для учета затухания импульсов.
Ключевые слова
:
поршневой двигатель, газовоздушный тракт, газоди-
намика, метод характеристик, моделирование течений.
В последнее время при создании систем газообмена поршневых
двигателей широкое применение нашли компьютерные программы
моделирования газодинамических течений, так называемые CFD-
комплексы. Среди них выделяется большой класс комплексов, вы-
полняющих расчеты нестационарных процессов и конструкторскую
оптимизацию газовоздушных трактов двигателей в одномерной поста-
новке. Таковыми являются Boost (AVL), Wave (Ricardo Software) и др.
В их основе лежат те или иные численные методы газовой динамики.
Какодин из наиболее эффективных методов моделирования одно-
мерных течений выделяется метод характеристик с плавающей сеткой
(МХПС), позволяющий получать точное фазовое и амплитудное соот-
ветствие расчетных процессов действительным [1–4]. Одним из недо-
статков данного метода, ограничивающим его применение [5], явля-
ется отсутствие в его алгоритме интегральных балансовых соотноше-
ний. Это приводит к неточностям расчета таких ключевых параметров,
как объем воздуха, попавшего в цилиндры двигателя, и располагаемая
энергия газов перед турбиной.
Новая версия МХПС, представленная в работах [6, 7], позволяет
обеспечить выполнение законов сохранения, т.е. является консерва-
тивной. В настоящей работе приведено краткое описание метода и
результаты тестовых расчетов, соответствующих экспериментальным
данным, полученным на специальной установке.
Рассмотрим построение расчетной сетки и определение газодина-
мических параметров на примере ячейки
d
, изображенной на рис. 1.
В ячейках
a, b
и других ячейках предыдущего ряда значения газоди-
намических параметров уже известны также, каки координаты узлов
М
,
С
, N
и т.д. В настоящей работе приведен уточненный, квазинеяв-
ный способ определения угловых коэффициентов (скоростей фронтов)
w
AC
и
w
BC
отрезков характеристик
AC
и
BC
. Для этого, используя
28 ISSN 0236-3941. ВестникМГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2009. № 3
