Анализ процессов теплообмена в камерах сгорания авиационных поршневых двигателей с искровым зажиганием

Рассмотрены особенности локального теплообмена в авиационных поршневых двигателях с воспламенением от электрической искры при реализации индивидуальных моментов включения свечей зажигания, а также интенсивной закрутки потока на впуске. Отмечена необходимость учета реальной геометрии камеры сгорания (выточки под клапаны и форма вытеснителя на поршне, камера в головке двигателя). Численное исследование проведено при использовании трехмерных нестационарных уравнений энергии, движения, диффузии и неразрывности в форме Рейнольдса, дополненных (k-z-f)-моделью турбулентности. Моделирование проводилось с помощью трехмерного программного пакета AVL FIRE. Определены локальные тепловые потоки, а также коэффициенты теплоотдачи и температуры газа с учетом вытеснителя и выточек под клапаны. Выявлена возможность снижения на 10...15 % тепловых нагрузок на детали камеры сгорания при индивидуальном срабатывании свечей зажигания с максимальным интервалом в 5° поворота коленчатого вала

Литература

[1] Патанкар С. Численное решение задач теплопроводности и конвективного теплообмена при течении в каналах / пер. с англ. М.: Изд-во МЭИ, 2003. 311 с.

[2] Кавтарадзе Р.З. Теория поршневых двигателей. Специальные главы. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 719 с.

[3] FIRE. Users manual version 2014. AVL List GmbH. Graz (Austria), 2016. (License agreement for use of the simulation software AVL FIRE between Bauman Moscow State Technical Univ. and AVL List GmbH, 2014).

[4] Моделирование локального нестационарного теплообмена в камере сгорания и теплонапряженного состояния поршня авиационного двигателя / Р.З. Кавтарадзе, А.А. Зеленцов, З.Р. Кавтарадзе, Ю.Н. Никитин, Л.А. Финкельберг // Известия РАН. Энергетика. 2010. № 2. С. 133–151.

[5] Моделирование процессов переноса, сгорания и образования оксидов азота в авиационном поршневом двигателе с дублированной системой зажигания / Р.З. Кавтарадзе, Д.О. Онищенко, А.А. Зеленцов, Л.А. Финкельберг, А.Н. Костюченков // Известия РАН. Энергетика. 2012. № 6. С. 135–152.

[6] Исследование влияния предварительной закрутки потока на характеристики авиационного поршневого двигателя / А.И. Ланшин, Л.А. Финкельберг, А.Н. Костюченков, А.А. Зеленцов, М.А. Баканов // Вестник ВГТУ. 2012. Т. 8. № 2. С. 96–99.

[7] Зеленцов А.А. Анализ влияния особенностей рабочих процессов на эффективные показатели авиационных поршневых двигателей // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2013. № 4. С. 81–93.