автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Математическая модель процессов газодинамики и теплообмена во впускной и выпускной системах ДВС

На правах рукописи

Машкур Махмуд А.

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССОВ ГАЗОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА ВО ВПУСКНОЙ И ВЫПУСКНОЙ СИСТЕМАХ ЛВС

Специальность 05.04.02 - "Тепловые двигатели"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2005

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет», на кафедре двигателей внутреннего сгорания.

Научный руководитель - кандидат технических наук,

доцент Шабанов Александр Юрьевич

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Ерофеев Валентин Леонидович

кандидат технических наук,

доцент Кузнецов Дмитрий Борисович

Ведущая организация - ГУП «ЦНИДИ»

//

Защита состоится « ^ » 2005 г. в_часов на заседании

диссертационного совета Д 212.229.09 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»по адресу: 195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая 29, Главное здание,

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ «СПбГПУ».

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета,

Доктор технических наук, доцент Хрусталёв Б.С.

Общая характеристика работы Актуальность диссертации

В современных условиях ускоренного темпа развития двигателестроения, а также доминирующих тенденций интенсификации рабочего процесса при условии повышения его экономичности, все более пристальное внимание уделяется сокращению сроков создания, доводки и модифицированию имеющихся типов двигателей. Основным фактором, существенно снижающим как временные, так и материальные затраты, в этой задаче является применение современных вычислительных машин. Однако их использование может быть эффективным лишь при условии адекватности создаваемых математических моделей реальным процессам, определяющим функционирование ДВС. Особенно остро на данном этапе развития современного двигателестроения стоит проблема теплонапряженности деталей цилиндропоршневой группы (ЦПГ) и головки цилиндра, неразрывно связанная с повышением агрегатной мощности.

Процессы мгновенного локального конвективного теплообмена между рабочим телом и стенкам газо-воздушных каналов (ГВК) все еще остаются недостаточно изученными и являются одним из узких мест в теории ДВС. В связи с этим создание надежных, экспериментально обоснованных расчетно-тсорстических методов исследования локального конвективного теплообмена в ГВК, дающих возможность получать достоверные оценки температурного и теплонапряженного состояния деталей ДВС, является актуальной проблемой. Ее решение позволит осуществить обоснованный выбор конструкторских и технологических решений, повысить научно-технический уровень проектирования, даст возможность сократить цикл создания двигателя и получить экономический эффект за счет снижения себестоимости и затрат на экспериментальную доводку двигателей.

Цель и задачи исследования

Основная цель диссертационной работы заключается в решении комплекса теоретических, экспериментальных и методических задач,

связанных с созданием новых уточных математических моделей и методов расчета локального конвективного теплообмена в ГВК двигателя. В соответствии с поставленной целью работы решались следующие основные задачи, в значительной мере определившие и методическую последовательность выполнения работы:

1. Проведение теоретического анализа нестационарного течения потока в ГВК и оценка возможностей использования теории пограничного слоя при определении параметров локального конвективного теплообмена в двигателях;

2. Разработка алгоритма и численная реализация на ЭВМ задачи невязкого течения рабочего тела в элементах системы впуска-выпуска многоцилиндрового двигателя в нестационарной постановке для определения скоростей, температуры и давления, используемых в качестве граничных условий для дальнейшего решения задачи газодинамики и теплообмена в полостях ГВК двигателя.

3. Создание новой методики расчета полей мгновенных скоростей обтекания рабочим телом 1 ВК в трехмерной постановке;

4. Разработка математической модели локального конвективного теплообмена в ГВК с использованием основ теории пограничного слоя.

5. Проверка адекватности математических моделей локального теплообмена в ГВК путем сравнения экспериментальных и расчетных данных.

Реализация этого комплекса задач позволяет осуществить достижение основной цели работы - создания инженерного метода расчета локальных параметров конвективного теплообмена в ГВК бензинового двигателя.

Актуальность проблемы определяется тем, что решение поставленных задач позволит осуществить обоснованный выбор конструкторских и технологических решений на стадии проектирования двигателя, повысить научно-технический уровень проектирования, позволит сократить цикл создания двигателя и получить экономический эффект за счет снижения себестоимости и затрат на экспериментальную доводку изделия.

Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что:

1. Впервые использована математическая модель, рационально сочетающая одномерное представление газодинамических процессов во впускной и выпускной системе двигателя с трехмерным представлением течения газа в ГВК для расчета параметров локального теплообмена.

2. Развиты методологические основы проектирования и доводки бензинового двигателя путем модернизации и уточнения методов расчета локальных тепловых нагрузок и теплового состояния элементов головки цилиндров.

3. Получены новые расчетные и экспериментальные данные о пространственных течениях газа во впускных и выпускных каналах двигателя и трехмерном распределении температур в теле головки блока цилиндров бензинового двигателя.

Достоверность результатов обеспечена применением

апробированных методов расчетного анализа и экспериментальных исследований, общих систем уравнений, отражающих фундаментальные законы сохранения энергии, массы, импульса с соответствующими начальными и граничными условиями, современных численных методов реализации магматических моделей, применением ГОСТов и других нормативных акюв, соответствующей градуировкой элементов измерительного комплекса в экспериментальном исследовании, а также удовлетворительным согласованием результатов моделирования и эксперимента.

Практическая ценность полученных результатов состоит в том, что разработаны алгоритм и программа расчета замкнутого рабочего цикла бензинового двигателя с одномерным представлением газодинамических процессов во впускной и выпускной системах двигателя, а также алгоритм и программа расчета параметров теплообмена в ГВК головки блока цилиндров бензинового двигателя в трехмерной постановке, рекомендованные к внедрению. Результаты теоретического исследования, подтвержденные

экспериментом, позволяют значительно сократить затраты на проектирование и доводку двигателей.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научных семинарах кафедры ДВС СПбГПУ в 2002-2004 г.г., на XXXI и XXXIII Неделях науки СПбГПУ (2002 и 2004 г.г.).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ. Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, пятых глав, заключения и списка литературы из 129 наименований. Она содержит 189 страницы, в том числе: 124 страниц основного текста, 41 рисунков, 14 таблиц, 6 фотоснимков.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены цель и задачи исследований, сформулированы научная новизна и практическая значимость работы. Приведена общая характеристика работы.

В первой главе содержится анализ основных работ по теоретическому и экспериментальному исследованиям процесса газодинамики и теплообмена в ДВС. Ставятся задачи исследования.

Проведен обзор конструктивных форм выпускных и впускных каналов в головке блока цилиндров и анализ методов и результатов экспериментальных и расчетно-теоретических исследований как стационарного, так и нестационарного течений газа в газовоздушных трактах двигателей внутреннего сгорания. Рассмотрены существующие в настоящее время подходы к расчету и моделированию термо- и газодинамических процессов, а также интенсивности теплоотдачи в ГВК. Сделан вывод, что большинство из них имеют ограниченную область применения и не дают полной картины распределения параметров теплообмена по поверхностям ГВК. В первую очередь это связано с тем, что решение задачи о движении рабочего тела в ГВК производится в упрощенной одномерной или двумерной 4

постановке, что неприменимо случае ГВК сложной формы. Кроме того, отмечено, что для расчета конвективной теплоотдачи в большинстве случаев используются эмпирические или полуэмпирические формулы, что также не позволяет получить в общем случае необходимую точность решения.

Наиболее полно эти вопросы ранее были рассмотрены в работах Бравина В.В., Исакова Ю.Н., Гришина Ю.А., Круглова М.Г., Костина А.К., Кавтарадзе Р.З., Овсянникова М.К., Петриченко P.M., Петриченко М.Р., Розенблита Г.Б., Страдомского М.В., Чайнова Н.Д., Шабанова А.Ю., Зайцева

A.Б., Мундштукова Д.А., Унру П.П., Шеховцова А.Ф., Вошни Г, Хейвуда Дж., Benson R.S., Garg R.D., Woollatt D., Chapman M., Novak J.M., Stein R.A., Dancshyar H., Horlock J.H, Winterbone D.E., Kastner L.J., Williams T.J., White

B.J., Ferguson C.R. и др.

Проведенный анализ существующих проблем и методик исследования газодинамики и теплообмена в ГВК позволил сформулировать основную цель исследования как создание методики определения параметров течения газа в ГВК в трехмерной постановке с последующим расчетом локального теплообмена в ГВК головок цилиндров быстроходных ДВС и применением этой методики для решения практических задач снижения тепловой напряженности головок цилиндров и клапанов.

В связи с изложенным в работе поставлены следующие задачи:

- Создать новую методику одномерно-трехмерного моделирования теплообмена в системах выпуска и впуска двигателя с учетом сложного трехмерного течения газа в них с целью получения исходной информации для задания граничных условий теплообмена при расчете задач теплонапряженности головок цилиндров поршневых ДВС;

- Разработать методику задания граничных условий на входе и выходе из газовоздушного канала на базе решения одномерной нестационарной модели рабочего цикла многоцилиндрового двигателя;

- Проверить достоверность методики с помощью тестовых расчетов и сопоставления полученных результатов с данными эксперимента и расчетов по методикам, ранее известным в двигателестроении;

Провести проверку и доработку методики путем выполнения расчетно-'экспериментального исследования теплового состояния головок цилиндров двигателя и проведения сопоставления экспериментальных и расчетных данных по распределению температур в детали.

Вторая глава посвящена разработке математической модели замкнутого рабочего цикла многоцилиндрового ДВС.

Для реализации схемы одномерного расчета рабочего процесса многоцилиндрового двигателя выбран известный метод характеристик, гарантирующий высокую скорость сходимости и устойчивости процесса расчета.

Газовоздушная система двигателя описывается в виде аэродинамически взаимосвязанного набора отдельных элементов -нилиндров, участков впускных и выпускных каналов и патрубков, коллекторов, глушителей, нейтрализаторов и труб.

Процессы аэродинамики в системах впуска-вынуска описываются с помощью уравнений одномерной газодинамики невязкого сжимаемою т аза: Уравнение неразрывности:

др ди др и (11-

—- + р - + и™ <3г дх дх

Уравнение движения:

+ р--= 0 ;/<•=■ £Г

¥ (к 4

ди ди 1 др 4/и и . г,.

— + и — + —- + —--— = 0 ;/ = —~

й дх рдх О 2 |и| 0.5ри

(1)

(2)

Уравнение сохранения энергии:

др др 1 др —— + и—— о ——-5/ дх дх

~{к-\)р

д + и

4

О 2 Ы

= 0 ; а1

М

Р

(3)

где а- скорость звука ; />плотность газа ; «-скорость потока вдоль оси х ; время ; /?-давление ; /коэффициент линейных потерь; /?-диаметр трубопровода; к = — -отношение удельных теплоемкостей .

В качестве граничных условий ставятся (на основе основных уравнений: неразрывности, сохранения энергии и отношения плотности и скорости звука в неизэнтропическом характере течения) условия на клапанных щелях в цилиндрах, а также условия на впуске и выпуске из двигателя.

Математическая модель замкнутого рабочего цикла двигателя включает в себя расчетные соотношения, описывающие процессы в цилиндрах двигателя и частях впускных и выпускных систем.

Термодинамический процесс в цилиндре описывается с помощью методики, разработанной в СПбГПУ.

Программа обеспечивает возможность определения мгновенных параметров течения газа в цилиндрах и в системах впуска и выпуска для разных конструкций двигателей.

Рассмотрены общие аспекты применения одномерных математических моделей методом характеристик (замкнутого рабочего тела) и показаны некоторые результаты расчета изменения параметров течения газа в цилиндрах и во впускных и выпускных системах одно- и многоцилиндровых двигателей. Полученные результаты позволяют оценить степень совершенства организации систем впуска-выпуска двигателя, оптимальность фаз газораспределения, возможности газодинамической настройки рабочего процесса, равномерность работы отдельных цилиндров и т.д. Давления, температуры и скорости потоков газа на входе и выходе в газовоздушные каналы головки блока цилиндра, определенные с помощью данной методики, используются в последующих расчетах процессов теплообмена в этих полостях в качестве граничных условий.

Третья глава посвящена описанию нового численного метода, позволяющего реализовать расчет граничных условий теплового состояния со стороны газовоздушных каналов. Основными этапами расчета являются: одномерный анализ нестационарного процесса газообмена на участках системы впуска и выпуска методом характеристик (вторая глава), трехмерный расчет квзистационарного течения потока во впускном и

выпускном каналах методом конечных элементов МКЭ, расчет локальных коэффициентов теплоотдачи рабочего тела. Результаты выполнения первого этапа программы замкнутого цикла используются в качестве граничных условий на последующих этапах.

Для описания газодинамических процессов в канале была выбрана упрощенная квазистационарная схема течения невязкого газа (система уравнений Эйлера) с переменной формой области из-за необходимости учета движения клапанов:

В качестве граничных условий задавались мгновенные, усредненные по сечению скоростей газа на входном и выходном сечении.

Эти скорости, а также температуры и давления в каналах, задавались по результатам расчета рабочего процесса многоцилиндрового двигателя.

Для расчета задачи газодинамики был выбран метод конечных элементов МКЭ, обеспечивающий высокую точность моделирования в сочетании с приемлемыми затратами на реализацию расчета.

Расчетный алгоритм МКЭ для решения данной задачи строится на базе минимизации вариационного функционала, полученного путем преобразования уравнений Эйлера с использованием метода Бубнова-Галеркина:

+ т1Ф 1у+}Ш1ф[ + ртц/™)ьк\хйуд.2 = о,

Сложная геометрическая конфигурация каналов, наличие в объеме клапана, фрагмента направляющей втулки делает необходимым 8

использование объемной модели расчетной области. Примеры расчетных моделей впускного и выпускного канала двигателя ВАЗ-2108 приведены на рис. 1.

Рис. 1. Модели (а) впускного и (б) выпускного каналах двигателя ВАЗ-2108,

Для расчета теплообмена в ГВК выбрана объемная двухзонная модель, основным допущением которой являемся разделение объема на области невязкого ядра и пограничного слоя. Для упрощения решение задач газодинамики ведется в квазистационарной постановке, то есть без учет сжимаемости рабочего тела. Проведенный анализ погрешности расчета показал возможность подобного допущения за исключением кратковременного участка времени сразу после открытия клапанной щели, не превышающего 5...7% от общего времени цикла газообмена.

Процесс теплообмена в ГВК при открытых и закрытых клапанах имеет различную физическую природу (вынужденная и свободная конвекция соответственно), поэтому и описываются они по двум различным методикам При закрытых клапанах используется методика, предложенная МГТУ, в которой учитывается два процесса теплового нагружения головки на этом участке рабочего цикла - за счет собственно свободной конвекции и за счет вынужденной конвекции, обусловленной остаточными колебаниями столба

газа в канале под воздействием переменности давления в коллекторах многоцилиндрового двигателя.

При открытых клапанах процесс теплообмена подчиняется законам вынужденной конвекции, инициируемой организованным движением рабочего тела на такте газообмена. Расчет теплообмена в этом случае предполагает двухэтапное решение задачи - анализ локальной мгновенной структуры газового потока в канале и расчет интенсивности теплообмена через пограничный слой, образующийся на стенках канала.

Расчет процессов конвективного теплообмена в ГВК строился по модели теплообмена при обтекании плоской стенки с учетом либо ламинарной, либо турбулентной структуры пограничного слоя. Критериальные зависимости теплообмена были уточнены по результатам сопоставления данных расчета и эксперимента. Окончательный вид этих зависимостей приведен ниже:

Для турбулентного пограничного слоя:

Для ламинарного пограничного слоя:

где: ах- локальный коэффициент теплоотдачи; Nux, Rex- местные значения чисел Нуссельта и Рейнольдса соответственно; Pr-число Прандтля в данный момент времени; т характеристика градиентности потока; Ф(т,Рг) - функция, зависящая от показателя градиентности потока т и числа Прандтля рабочего тела Pr; Kt = Re®'15 - поправочный множитель.

По мгновенным значениям тепловых потоков в расчетных точках тепловоспринимающей поверхности проводилось усреднение за цикл с учетом периода закрытия клапана.

Четвертая глава посвящена описанию экспериментального исследования температурного состояния головки цилиндров бензинового двигателя.

Экспериментальное исследование выполнялось с целью проверки и уточнения теоретической методики. В задачу эксперимента входило получение распределения стационарных температур в теле головки цилиндров и сравнение результатов расчетов с полученными данными.

Экспериментальная работа проведена на кафедре ДВС СГТбГПУ на испытательном стенде с автомобильным двигателем ВЛЗ-2108. Работы по препарированию головки цилиндров выполнены автором на кафедре ДВС СГТБГПУ по методике, используемой в исследовательской лаборатории ОАО « Звезда» (г. Санкт-Петербург).

Для измерения стационарного распределения температур в головке использовано 6 хромель-копелевых термопар, установленных вдоль поверхностей ГВК.

Замеры проводились как по скоростной, так и но нагрузочным характеристикам при различных постоянных частотах вращения коленчатого вала.

В результате проведенного эксперимента получены показания термопар, снятых при работе двигателя по скоростным и нагрузочным характеристикам.

Таким образом, проведенные исследования показывают, каковы реальные значения температур в деталях головки блока цилиндра ДВС.

Больше внимание уделено в главе обработке результатов эксперимента и оценке погрешностей.

В пятой главе приводятся данные расчетного исследования, которое проводилось с целью проверки математической модели теплообмена в ГВК сопоставлением расчетных данных с результатами эксперимента.

На рис. 2 представлены результаты моделирования скоростного поля во впускном и выпускном каналах двигателя ВАЗ-2108 методом конечных элементов. Полученные данные полностью подтверждают невозможность решения данной задачи в какой-либо иной постановке, кроме трехмерной,

поскольку стержень клапана оказывает существенное влияние на результаты в ответственной зоне головки цилиндра.

На рис. 3-4 приведены примеры результатов расчета интенсивностей теплообмена во впускном и выпускном каналах. Исследования показали, в частности, существенно неравномерный характер теплоотдачи как по образующей канала, так и по азимутальной координате, что, очевидно, объясняется существенно неравномерной структурой газовоздушного потока в канале.

Итоговые поля коэффициентов теплоотдачи использовались для дальнейших расчетов температурного состояния головки блока цилиндров. Граничные условия теплообмена по поверхностям камеры сгорания и полостей охлаждения задавались с использованием методик, разработанных в СПбГПУ.

Расчет температурных полей в головке цилиндров проводился для установившихся режимов работы двигателя с частотой вращения коленчатого вала от 2500 до 5600 об/мин по внешней скоростной и нагрузочным характеристикам.

В качестве расчетной схемы головки блока цилиндров двигателя ВАЗ-2108 выбрана секция головки, относящаяся к первому цилиндру. При моделировании теплового состояния использован метод конечных элементов в трехмерной постановке.

Полная картина тепловых полей для расчетной модели приведена на рис. 5. Результаты расчетного исследования представлены в виде изменения температур в теле головки цилиндров в местах установки термопар. Сопоставление данных расчета и эксперимента показало их удовлетворительную сходимость, погрешность расчета не превысила 3...4%.

Выпускной канал, ф = 190°

I

)»тен КММ1

Впускной канал, ф - 3800

I ШЧ-М'

Рис.2. Поля скоростей движения рабочего гела в выпускном и впускном каналах двигагеля ВАЗ-2108 (п - 5600).

04 ОБ ое 10

-б-

Ов Ов 10

-а-

Рис 3. Кривые изменения интенсивностей теплообмена по внешним поверхностям -а- Выпускной канал -б- Впускной канал.

Выводы по работе.

По результатам проведенной работы можно сделать следующие основные выводы:

1. Предложена и реализована новая одномерно-трехмерная модель расчета сложных пространственных процессов течения рабочего тела и теплообмена в каналах головки блока цилиндров произвольного поршневого ДВС, отличающаяся большей по сравнению с ранее предложенными методами точностью и полной универсальностью результатов.

2. Получены новые данные об особенностях газодинамики и теплообмена в газовоздушных каналах, подтверждающие сложный пространственно неравномерный характер процессов, практически исключающий возможность моделирования в одномерных и двумерных вариантах постановках задачи.

3. Подтверждена необходимость задания граничных условий для расчета задачи газодинамики впускных и выпускных каналов исходя из решения задачи нестационарного течения газа в трубопроводах и каналах многоцилиндрового двигателя. Доказана возможность рассмотрения этих процессов в одномерной постановке. Предложена и реализована методика расчета этих процессов на базе метода характеристик.

4. Проведенное экспериментальное исследование позволило внести уточнения в разработанные расчетные методики и подтвердило их точность и достоверность. Сопоставление расчетных и замеренных температур в детали показало максимальную погрешность результатов, не превышающую 4%.

5. Предложенная расчетно-экспериментальная методика может быть рекомендована для внедрения на предприятиях отрасли двигателестроения при проектировании новых и доводке уже существующих поршневых четырехтактных ДВС.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Шабанов А.Ю., Магакур МЛ. Разработка модели одномерной газодинамики во впускных и выпускных системах двигателей внутреннего сгорания// Деп. в ВИНИТИ: N1777^2003 от 07.10.03., 14с.

2. Шабанов А.Ю., Зайцев А.Б., Машкур М.А. Конечно-элементный метод расчета граничных условий теплового нагружения головки блока цилиндров поршнвого двигателя// Деп. в ВИНИТИ: N1827^2004 от 19.11.04., 17 с.

3. Шабанов А.Ю., Махмуд Машкур А. Расчетно-экспериментальной исследование температурного состояния головки блока цилиндров двигателя // "Двигателестроение": Научно-технический сборник, повященный 100-летию со дня рождения Заслуженного деятеля науки и техники Российской Федерации профессора Н.Х. Дьяченко // Отв. ред. Л. Е. Магидович. СПб.: Изд-во Политехнического ун-га, 2004. с. 119-123.

4. Шабанов А.Ю., Зайцев А.Б., Машкур М.А. Новый метод расчета граничных условий теплового нагружения головки блока цилиндров поршневого двигателя // Двигателестроение, N5 - 2004, 12 с.

5. Шабанов А.Ю., Махмуд Машкур А. Применение метода конечных •элементов при определении граничных условий теплового состояния юловки цилиндра // ХХХШ Неделя науки СПбГПУ: Материалы межвузовской научной конференции. СПб.: Изд-во Политехнического ун-та, 2004, с 54.

6. Машкур Махмуд А., Шабанов А.Ю. Применение метода характеристик к исследованию параметров газа в газовоздушных каналах ДВС. XXXI Неделя науки СПбГПУ. Ч. П. Материалы межвузовской научной конференции. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003, с. 37.

Подписано в печа1ь^ 0<¿(ЛЬ форма! 60x84/16. Печа]ь осрсегная Уч. печ. л. {О .Тираж №0 . Заказ .

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая, 29.

Üb.

ß?4

1 о СП К)

Введение.

Глава 1. Физическая картина движения рабочего тела и теплообмена в газовоздушных каналах головки цилиндра.

1.1. Физические представления о процессах, протекающих во впускных и выпускных каналах головок цилиндров быстроходных ДВС.

1.1.1. Газодинамика рабочего тела и теплообмен в ГВК.

1.2. Анализ существующих методов моделирования газодинамических процессов в системах впуска-выпуска ДВС.

1.2.1. Нульмерный подход.

1.2.2. Одномерный подход.

1.2.3. Двумерные и трехмерные подходы.

1.3. Анализ методов моделирования процессов теплопередачи в ДВС и ГВК головок цилиндров.

1.3.1. Исследования конвективного теплообмена в рабочих полостях ДВС.

1.4. Выводы.

1.5. Постановка задачи исследования.

Глава 2. Расчет параметров истечения газа в трубопроводах системы впуска и выпуска методом характеристик.

2.1. Определение параметров рабочего тела в цилиндре.

2.1.1. При закрытых клапанах (закрытая система).

2.1.2. При процессе газообмена (открытая система).

2.2. Граничные условия.

2.3. Начальные условия.

2.4. Описание программы - Главный блок.

2.5. Некоторые результаты программирования замкнутого рабочего цикла.

2.6. Выводы.

Глава 3. Физические основы и методика определения мгновенных локальных коэффициентов теплоотдачи на поверхностях ГВК.

3.1. Основные допущения модели движения и термодинамики рабочего тела в ГВК Уравнения движения рабочего тела в ГВК.

3.2. Общие принципы построения конечно-элементной схемы решения.

3.2.1. Подход к построению уравнений МКЭ и аппроксимация граничных условий.

3.3. Конечно-элементная формулировка задачи гидродинамики.

3.3.1. Конечно-элементная запись системы уравнений Эйлера в переменных «скорость — давление».

3.3.2. Построение конечно-элементной модели ГВК двигателя.

3.4. Методика расчета локального теплообмена на поверхностях ГВК.

3.4.1. Теплообмен при открытом клапане.

3.4.2. Теплообмен при закрытом клапане.

3.5. Выводы.

Глава 4. Экспериментальное исследование температурного состояния головки цилиндров автомобильного двигателя.

4.2. Цель экспериментального исследования.

4.3. Описание экспериментальной установки.

4.4. Методика проведения экспериментального исследования Погрешностей измерения и расчета.

4.5. Результаты эксперимента.

4.6. Выводы.

Глава 5. Расчетное исследование теплового состояния головки цилиндров двигателя ВАЗ-2108.

5.1. Выбор модели и метода расчета температурного состояния головки цилиндров.

5.2. Результаты моделирования замкнутого рабочего процесса и определения термодинамических параметров газа в ГВК, скоростные граничные условия.

5.3. Результаты расчетов скоростных полей во впускном и выпускном каналах.

5.4. Результаты расчетов моделирования граничных условий теплообмена на поверхностях элементов головки цилиндров двигателя ВАЗ-2108.

5.4.1. Моделирование граничных условий теплообмена со стороны газовоздушных каналов.

5.4.2. Моделирование локальных граничных условий конвективного теплообмена со стороны камеры сгорания.

В современных условиях ускоренного темпа развития двигателестроения, а также доминирующих тенденций интенсификации рабочего процесса при условии повышения его экономичности, все более пристальное внимание уделяется сокращению сроков создания, доводки и модифицированию имеющихся типов двигателей. Основным фактором, существенно снижающим как временные, так и материальные затраты, в этой задаче является применения современных вычисленных машин. Однако их использование может быть эффективным лишь при условии адекватности создаваемых математических моделей реальным процессам, определяющим функционирование ДВС. Особенно остро на данном этапе развития современного двигателестроения стоит проблема теплонапряженности деталей цилиндро-прошневой группы ЦПГ и головки цилиндров, неразрывно связанная с повышением агрегатной мощности. Взаимодействие рабочего тела со стенками ЦПГ приводи к крайне неравномерному тепловому нарушению ее деталей. Высокие локальные тепловые потоки на указанных поверхностях являются основной причиной низкой эксплуатационной надежности современных двигателей.

Не имея объективных данных о параметрах газодинамики и теплообмена во впускных и выпускных каналах системы бензиновых двигателей, невозможно оценить температурное поле детали ЦПГ, количество введенной и потерянной теплоты. Без информации о тепловом состоянии детали ЦПГ невозможно оценить величину тепловых деформаций и напряжений и, следовательно, невозможно правильно оценить надежность конкретно детали ЦПГ и всего бензиновой двигателя в целом. Следовательно, значения тепловых потоков и коэффициентов теплоотдачи во впускных и выпускных двигателях необходимы как при разработке новых двигателей, так и при доводке уже существующих образцов.

Вместе с тем процессы мгновенного локального конвективного теплообмена между рабочим телом и стенкам ГВК все еще остаются недостаточно изученными и являются одним из узких мест в теория ДВС. Хотя бы, доля теплоты, переданной в систему охлаждения только через выпускные каналы, составляет 2.5-4 % от всей теплоты, подведенной в двигатель с топливом, или до 50% всей теплоты, воспринимаемой головкой цилиндра.

В связи с этим создание надежных, экспериментально обоснованных расчетно - теоретических методов исследования локального конвективного теплообмена в ГВК, дающих возможность получать достоверные оценки температурного и теплонапряженного состояния деталей ЦГТГ ДВС, является актуальной проблемой. Ее решение позволит осуществить обоснованный выбор конструкторских и технологических решений, повысить научно-технический уровень проектирования, даст возможность сократить цикл создания двигателя и получить экономический эффект за счет снижения себестоимости и затрат на экспериментальную доводку двигателей.

Цель и задачи исследования

Основная цель диссертационной работы заключается в решении комплекса теоретических, экспериментальных и методических задач, связанных с созданием новых уточенных математических моделей и методов расчета локального конвективного теплообмена в ГВК двигателя. В соответствии с поставленной целью работы решались следующие основные задачи, в значительной мере определившие и методическую последовательность выполнения работы:

1. Проведение теоретического анализа нестационарного течения потока в ГВК и оценка возможностей использования теории пограничного слоя при определении параметров локального конвективного теплообмена в двигателях;

2. Разработка алгоритма и численная реализация на ЭВМ задачи потенциального течения рабочего тела в ГВК в нестационарной постановке для определения скоростей, температуры и давления.

3. Создать новую методику численного определения полей мгновенных скоростей обтекания рабочим телом ГВК в трехмерной постановке;

4. Разработка математической модели локального конвективного теплообмена в ГВК с использованием основ теории пограничного слоя.

5. Проверка адекватности математических моделей локального теплообмена в ГВК путем сравнения экспериментальных и расчетных данных.

6. Практическое применение математических моделей и расчетных методов для исследования локальных параметров конвективного теплообмена в ГВК, оценки теплового и напряженно-деформированного состояния деталей головки цилиндров бензинового двигателя.

Реализация этого комплекса задач рассматривается нами как достижение основной цели работы - решение проблемы создания инженерного метода расчета локальных параметров конвективного теплообмена в ГВК бензинового двигателя.

Актуальность проблемы определяется тем, что решение поставленных задач позволит осуществить обоснованный выбор конструкторских и технологических решений на стадии проектирования двигателя, повысить научно-технический уровень проектирования, позволит сократить цикл создания двигателя и получить экономический эффект за счет снижения себестоимости и затрат на экспериментальную доводку изделия.

Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что: 1. Впервые использована математическая модель, рационально сочетающая одномерное представление газодинамических процессов во впускной и выпускной системе двигателя с трехмерным представлением течения газа в ГВК для расчета параметров локального теплообмена.

2. Развиты методологические основы проектирования и доводки бензинового двигателя путем модернизации и уточнения методов расчета локальных тепловых нагрузок и теплового состояния элементов головки цилиндров.

3. Получены новые расчетные и экспериментальные данные о пространственных течениях газа во впускных и выпускных каналах двигателя и трехмерном распределении температур в теле головки блока цилиндров бензинового двигателя.

Достоверность результатов обеспечена применением апробированных методов расчетного анализа и экспериментальных исследований, общих систем уравнений, отражающих фундаментальные законы сохранения энергии, массы, импульса с соответствующими начальными и граничными условиями, современных численных методов реализации математических моделей, применением ГОСТов и других нормативных актов, соответствующей градуировкой элементов измерительного комплекса в экспериментальном исследовании, а также удовлетворительным согласованием результатов моделирования и эксперимента.

Практическая ценность полученных результатов состоит в том, что разработаны алгоритм и программа расчета замкнутого рабочего цикла бензинового двигателя с одномерным представлением газодинамических процессов во впускной и выпускной системах двигателя, а также алгоритм и программа расчета параметров теплообмена в ГВК головки блока цилиндров бензинового двигателя в трехмерной постановке, рекомендованные к внедрению. Результаты теоретического исследования, подтвержденные экспериментом, позволяют значительно сократить затраты на проектирование и доводку двигателей.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научных семинарах кафедры две СПбГПУ в 2002-2004 г.г., на XXXI и XXXIII Неделях науки СПбГПУ (2002 и 2004 Г.Г.).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ.

5.7. Выводы

В главе 5 было проведено расчетное исследование теплового состояния головки цилиндров двигателя с искровым зажиганием ВАЗ-2108 на четырех экспериментальных режимах работы при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя от 2500 до 5600 об/мин и изменении нагрузки от 18 до 87 %. Проведенное исследование локального теплообмена в ГВК ДВС позволяет сделать следующие выводы:

1. Реализована методика расчета граничных условий теплового нагружения со стороны газовоздушных каналов, использующая единую методическую базу метода конечных элементов. Это позволяет, в частности, вести расчетные работы по анализу и оптимизации температурного состояния головки блока цилиндров на общей конечно-элементной сетке, сформированной на геометрической модели детали. Существенным достоинством данного подхода является возможность непосредственной передачи данных из блока расчета граничных условий в блок расчета температурного и напряженно-деформированного состояния детали;

2. Полученные результаты подтвердили необходимость использования трехмерного подхода к расчету, поскольку любые упрощения двухмерных моделей (например, по методу сечений), не позволяют учесть реальные особенности течения потоков рабочего тела в рабочих полостях головки и вносят недопустимые погрешности в расчет;

3. Включение в расчетный комплекс одномерной модели рабочего процесса многоцилиндрового двигателя позволяют проводить расчет температурного состояния любой секции головки блока цилиндров с учетом особенностей протекания рабочего процесса в рассматриваемом цилиндре. Как показали наши исследования, это достаточно важно, поскольку для карбюраторного бензинового двигателя различие наполнения отдельных цилиндров, а, следовательно, и цикловых подач, может доходить до 10.15%;

4. Полученные данные по распределению коэффициентов теплоотдачи по поверхности ГВК подтверждают существенную неравномерность тепловых потоков. При этом наблюдается резкое интенсифицирование теплоотдачи в зоне, прилегающей к клапанным щелям. При удалении от этих зон тепловой поток стабилизируется и выравнивается.

5. Существенное влияние на процесс теплоотдачи оказывает скоростной режим двигателя, при увеличении частоты вращения коленчатого вала интенсивность теплообмена также возрастает. Нагрузочный фактор на величины коэффициента теплоотдачи в выпускном и впускном каналах сказывается меньше. Основная зависимость теплового потока в выпускном канале на нагрузочных характеристиках сказывается через изменение теплового напора от газа к стенке.

6. Сопоставление результатов термометрирования с расчетным температурным полем головки (расхождение не превысило 4 %) позволяет сделать вывод о достаточно высокой степени достоверности и точности наш методики определения локальных интенсивностей теплоотдачи в ГВК двигателя искрового зажигания, предложенной в данной работе.

По результатам проведенной работы можно сделать следующие основные выводы:

1. Предложена и реализована новая одномерно-трехмерная модель расчета сложных пространственных процессов течения рабочего тела и теплообмена в каналах головки блока цилиндров произвольного поршневого ДВС, отличающаяся большей по сравнению с ранее предложенными методами точностью и полной универсальностью результатов.

2. Получены новые данные об особенностях газодинамики и теплообмена в газовоздушных каналах, подтверждающие сложный пространственно неравномерный характер процессов, практически исключающий возможность моделирования в одномерных и двумерных вариантах постановках задачи.

3. Подтверждена необходимость задания граничных условий для расчета задачи газодинамики впускных и выпускных каналов исходя из решения задачи нестационарного течения газа в трубопроводах и каналах многоцилиндрового двигателя. Доказана возможность рассмотрения этих процессов в одномерной постановке. Предложена и реализована методика расчета этих процессов на базе метода характеристик.

4. Проведенное экспериментальное исследование позволило внести уточнения в разработанные расчетные методики и подтвердило их точность и достоверность. Сопоставление расчетных и замеренных

5. Предложенная расчетно-экспериментальная методика может быть рекомендована для внедрения на предприятиях отрасли двигателестроения при проектировании новых и доводке уже существующих поршневых четырехтактных ДВС.

1. Артюхов А.В., Бравин В.В., Исаков Ю.Н. Методика расчета двумерного нестационарного течения газа в выпускных системах ДВС// Двигателестроение.-1985. № 11. - С. 55-57.

2. Артюхов А.В. Методика расчета и структура нестационарного течения газа в выпускных системах дизелей с газотурбинным наддувом.: Афтореф. дис. канд. техн. наук. Л.: 1985. - 16с.

3. Артюхов А.В., Бравин В.В., Исаков Ю.Н., Кочинев Ю.Ю. Расчетное исследование плоского нестационарного течения газов в выпускных системах поршневых ДВС. Труды ЛПИ, 1985, N411, с.45-48.

4. Бабкин А.В., Колпаков В.И., Охитин В.Н., Селиванов В.В. Численные методы в задачах физики взрыва и удара: Учеб. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, Т.З, 2000.-516 е., ил.

5. Барсуков С.И., Гришин А.А., Курдюков А.П. Определение характеристик теплоотдачи от стенок крышки цилиндров к охлаждающей жидкости в ДВС // Деп. УкрНИИНТИ № 461. - 1990. -9с.

6. Баталова В.А. Исследование температурных и гидродинамических режимов работы системы охлаждения головок цилиндров быстроходных дизелей. Автореф. дисс. канд. техн. наук. — Л.: 1986. -24 с.

7. Бенидзе Д.Ш., Кавтарадзе Р.З. Экспериментальное исследование влияния сопротивления выпускных каналов на локальные температуры головки цилиндров и поршня// Изв. Вузов. Машиностроение. 1989. - № 10. - С. 57-60.

8. Березин С.Р., Гришин Ю.А., Круглое М.Г., Клименко С.А. Расчет нестационарного течения газа в выпускной системе КДВС с учетомвыполнения интегральных законов сохранения// Двигатели внутреннего сгорания. Вып.38. - Харьков: ХТУ, 1983. - С. 72-79.

9. Березин С.Р., Круглое М.Г. Расчет нестационарного двумерного течения вязкого теплопроводного газа на основе выполнения интегральных законов сохранения// Двигателестроение. 1982. - № 9-С. 18-20.

10. Бравин В.В. Повышение эффективности выпускных систем дизелей с ГТН за счет применения модуьных преобразовательей импульсов. -Автореф. Дисс. канд. техн. наук.- Л.: 1989. 32 с.

11. Бравин В.В., Зобов А.Е., Исаков Ю.Н. Газодинамические процессы во впускных системах быстроходных двигателей внутреннего сгорания// Труд. 1985. - С. 15-23.

12. Бундин А. А. Метод расчета реального температурного режима днища головки цилиндров// Двигателестроение. 1988. - № 4. - С. 2123.

13. Вырубов Д.И., Иващенко В.И., Ивин В. И., и др. Двигатели внутреннего сгорания: Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей. М.: машиностроение, 1984 - 384с.

14. Вырубов Д.И., Иващенко В.И., Ивин В. И., и др. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей. -М.: машиностроение, 1983 -372с.

15. Геращенко О.А., Гордов А.Н. и др. Температурные измерения -справочник.- М.: Киев Наукова Думка, 1984.

16. Голубев Ю.В., Яманин А.И. Эволюция конечно-элементного моделирования корпусных деталей ДВС// Двигателестроение. 1999. - № 4. - С. 7-9.

17. ГОСТ 14846-81. Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1981 - 53 с.

18. Гришин Ю.А., Круглов М.Г. Разработка и проверка граничных условий для численного расчета нестационарных течений в газовоздушных трактах ДВС// Двигателестроение. — 1984. №11.-С.51-53.

19. Гришин Ю.А., Клименко С.А., Круглов М.Г. Метод расчета нестационарного одномерного течения газа// Двигателестроение. — 1982. — № 1. — С. 14-16.

20. Гришин Ю.А., Гусев А.В., Круглов М.Г. Методы расчета разветвленных систем газообмена ДВС// Двигателестроение. 1981. — № 1.-С. 10-12.

21. Гусев А.В., Круглов М.Г. Расчет нестационарного течения газа в разветвлениях трубопроводов газовоздушного тракта ДВС// Двигателестроение. 1982. - № 5. — С. 3-5.

22. Дульгер М.В., Злотин Г.Н. Моделирование динамики развития турбулентности в ДВС// Двигателестроение. 1987. - № 2. - С. 65-70.

23. Дьяченко Н.Х., Костин А.К. и др. Теория двигателей внутреннего сгорания. Л.: Машиностроение. 1974. - 552с.

24. Дьяченко Н.Х., Дашков С.Н., Костин А.К., Бурин М.М. Теплообмен в двигателях и теплонапряженность и деталей. Л.: Машиностроение, 1969. - 268 с.

25. Жмудяк Л.М. Критерий ошибочности алгоритма, программы и расчета рабочего цикла ДВС// Двигателестроение. 1980. - № 4. - С. 8-10.

26. Зайцев А.Б. Теплообмен в газо-воздушных каналах головок цилиндров быстроходных ДВС// Дисс. К.Т.Н. 1994.

27. Зацеркляный Н.М., Мундштуков Д.А. Особенности некоторых математических моделей движения среды в ДВС// Двигателестроение. 1980. - № 8. - С. 21-24.

28. Зацеркляный Н.М., Мундштуков Д.А. Использование разностной схемы «распада разрыва» для решения задач газовой динамики двигателей// Двигатели внутреннего сгорания. Вып.37. - Харьков: ХТУ, 1983.-С. 83-87.

29. Зысина-Моложен Л.М., ЗысинЛ.В., Поляк М.П. Теплообмен в турбомашинах. Л., 1974. - 335 с.

30. Ивин В.И., Васильев Л.А. Структура и интегральные характеристики потока в выпускном канале при стационарных и нестационарных условиях// Двигателестроение. — 1985. — № 1. С. 14-17.

31. Ивин В.И., Васильев Л.А. Экспериментальное исследования потока в выпускном канале двигателя внутреннего сгорания.- Изв. Вузов. Машиностроение, 1975. — № 12.-С. 81-85.

32. Ивин В.А., Васильев Л.А., Возчиков С.М. Определение параметров газа в граничном сечении на входе в выпускной трубопровод двигателей внутреннего сгорания// Двигатели внутреннего сгорания. -Вып.25. 1977. - С. 49-56.

33. Ивин В.И., Грехов Л.В. Структура потоков в выпускных каналах ДВС// Двигателестроение. 1981. - № 8. - С. 8-10.

34. Ивин В.И., Грехов Л.В. Физическая картина и метод расчета теплообмена в элементах выпускной системы двигателя// Двигателестроение. 1988. - № 12. - С. 16-19.

35. Ивин В.И., Грехов Л.В. Теплообмен в выпускном канале ДВС при закрытом клапане// Двигателестроение. 1987. - № 4. - С. 3-6.

36. Ивин В.И., Грехов Л.В. Результаты экспериментального исследования нестационарного течения газа в выпускных каналах ДВС// Двигателестроение. 1985. - № 11. - С. 57-60.

37. Идельчик И.Е. Ародинамика технологических аппаратов. М.:

38. Машиностроение, 1983.-351 с.

39. Идельчик И.Е. Справочник по гидродинамическим сопротивлениям.- М.: JI.: Госэнергоиздат, 1960. 464 с.

40. Илюхин М. К., Максимов Е. А. Температурные напряжения в сферическиой головке цилиндра ДВС// Двигателестроение. 1989. -№ 12.-С. 10-12.

41. Исаков Ю.Н. Методологические основы совершенствования систем воздухоснабжения транспортных двигателей. Автореф.Дис. . докт. техн. наук. М., 1998. - 38 с.

42. Исаков Ю.Н. Исследование нестационарного течения в выпускных системах турбопоршневых двигателей. Автореф. дисс. канд. техн. наук.-JI.: 1972. 16с.

43. Кавтарадзе Р.З., Петриченко М.Р. Эволюция учения о теплообмене в дизелях от Нуссельта до наших дней// Двигателестроение. 1993. - № 1-2. - С. 33-35.

44. Каватарадзе Р.З. Локальный теплообмен в поршневых двигателях.: Учеб. Пособие для вузов. -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.- 592с., ил.

45. Кавтарадзе Р.З. Локальный теплообмен в камере сгорания дизелей. Дис. . докт. техн. наук. -М., 1991. с.

46. Каминский А.И., Васильев Л.А., Лашко В.А. расчет нестационарного течения газа в выпускных трубопроводах КДВС методом уединенных волн конечной амплитуды// Двигателестроение.- 1983. -№ 4. С. 15-17.

47. Карминский В.Д., Магнитский Ю.А. О возможных значениях показателя характера сгорания в формулах И.И. Вибе// Двигателестроение. 1980. — № 4. — С. 14.

48. Камкин С.В., Вязьменская Л.М. К проблеме построения газодинамических моделей процессов ДВС// Двигателестроение. -1987.-№4.-С. 15-17.

49. Костин А. К., Ларионов В. В., Михайлов Л. И. Теплонапряженность двигателей внутреннего сгорания. — Л.: Машиностроение, 1979. — 222е., ил.

50. Косяк А.Ф. Определение толщины теплового ламинарного пограничного слоя// Двигателестроение. 1984. - № 12. - С. 3-7.

51. Красовский О.Г., Аливердиев А.А., Чернов Ю.Е. Исследование процесса наполнения высокооборотного четырехтактного дизеля методом моделирования на ЭВМ// Двигателестроение. — 1980. — № 8. -С. 16-18.

52. Круглов М.Г., Керимов Н.А., Эфендиев B.C. Математическая модель многомерного потока заряда в цилиндре поршневого двигателя// Двигателестроение. 1987. - № 10. - С. 8-10.

53. Круглов М.Г., Яушев И.К., Гусев А.В. Метод распад разрыва в применении к расчету газовоздушного тракта ДВС// Двигателестроение. - 1980. - № 8. - С. 19-20.

54. Круглов М.Г., Гусев А.В. Расчет параметров отработавших газов в системе цилиндр-трубопровод одноцилиндрового двигателя// Двигателестроение. 1980. - № 11. - С. 19-20.

55. Ламли Дж., Матье Ж. Методы расчета турбулентных течений. М.: Мир, 1984.-462 с.

56. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука. 1978 736 с.

57. Лобов Н.В. Оценка эффективности использования метода крупных частиц при решении тестовой задачи// Двигателестроение. 2003. — №2. С. 24-25.

58. Лощаков П.А. Обеспечение надежности головок цилиндров ^ форсированных дизелей ЯМЗ// Двигателестроение. 1998. — № 4. - С.26.29.

59. Лукин В.Н., Алексеев И.В. и др. Двигатели внутреннего сгорания теория рабочих процессов. М.: Высш.шк., 1995, 319 с. :ил.

60. Лямаев Б.Ф., Небольсин Г.П., Нелюбов В.А. Стационарные и переходные процессы в сложных гидросистемах. — Л.: Машиностроение, Ленингр. Отд-ние, 1978.-192 с.

61. Менцжгаладзе А.А., Кавтарадзе Р.З., Апциаури А.З. и др. Исследования процессов газообмена и теплообмена в дизелях методами математического моделирования//- Тбилиси:1. Р МецниеребаД 986. 200 с.

62. Мундштуков Д.А., Зацеркляный Н.М. Модель газодинамического процесса в ДВС// Двигатели внутреннего сгорания. Вып.28. — 1978. -С. 14-21.

63. Мундштуков Д.А., Зацеркляный Н.М. Численное моделирование нестационарного газодинамического процесса в выпускной системе с преобразователем импульсов// Двигатели внутреннего сгорания. -Вып.28. 1978.-С. 21-28.

64. Мундштуков Д.А. О границах применимости квазистационарных методов расчета параметров газа в системах выпуска// Двигатели внутреннего сгорания. Вып. 15. - 1977. - С. 49-58.

65. Пасконов В.М., Полежаев В.И., Чудов Л.А. Численное моделирование процессов тепло- и массообмена. М.: Наука, 1984. - 285 с.

66. Патанкар С. Тепло- и массообмен в пограничных слоях. М.: Энергия, 1971. - 127 с.

67. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоиздат, 1984. - 152 с.

68. Петриченко P.M. Системы жидкостного охлаждения быстроходных

69. Петриченко P.M., Батурин С. А., Исаков Ю.Н. и др. Элементы системы автоматизированного проектирования ДВС.: Алгоритмы прикладных программ//Машиностроение. 1990. - 328 е.: ил.

70. Петриченко P.M. Физические основы внутрицилиндровых процессов в двигателях внутреннего сгорания. JI: Изд-ЛГУ, 1983. - 244 с.

71. Петриченко Р.М., Петриченко М.Р. Конвективный теплообмен в поршневых машинах. -Л.: Машиностроение. 1979. - 232 с.

72. Повеликин В. П. Численно-экспериментальная методика определения коэффициентов теплообмена для теплонапряженных деталей дизелей// Двигателестроение. 1987. - № 10 - С. 14-16.

73. Райков И .Я. Испытания двигателей внутреннего сгорания. М.: Высшая школа, 1975. - 320 с.

74. Розенблит Г.Б. Особенности расчета и задания граничных условий при моделировании температурных полей в клапане и крышке цилиндра дизеля// Двигателестроение. 1982. - № 9 - С. 21-24.

75. Свещинский В.О. К вопросу об экспериментальном моделировании газодинамических процессов в ДВС// Двигателестроение. 1998. - № 4. - С. 32-33.

76. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979. - 392 с.

77. Седач B.C., Семин Д.А. Определение пульсаций давления во впускной системе комбинированного двигателя методом сосредоточенных параметров// Двигатели внутреннего сгорания. -Вып.25. 1978. - С. 56-59.

78. Страдомский М.В. Оптимизация температурного состояния деталейдизелей двигатей. М.: Киев Наукова Думка, 1987, 167 с.

79. Уиру П.П. Совершенствование выпускных каналов быстроходных дизелей с газотурбинным наддувом. Дисс. кад. техн. наук. - Л: 1988. -173 с.

80. Холмянский И.А. Измерение и анализ температурных полей и коэффициентов теплоотдачи в деталях ДВС// Двигателестроение. -2003. № 2. - С. 26-30

81. Чайнов Н.Д., Станкевич И.В., Руссинковский С.Ю. Повышение эффективности расчетов деталей ЦПГ с помощью Метода конечных элементов// Двигателестроение. 1983. -№ 9. - С. 16-18.

82. Шабанов А.Ю., Зайцев А.Б., Андропов А.П., Ющенко А.А. Совершенствование конструкции ЦПГ дизеля 8ЧВН 15/16 с использованием элементов САПР ДВС// Двигателестроение. 1989. — №10-С. 8-9.

83. Шабанов А.Ю., Машкур М.А. Разработка модели одномерной газодинамики во впускных и выпускных системах двигателей внутреннего сгорания// Деп. в ВИНИТИ: N1777-B2003 от 07.10.03., 14 с.

84. Шабанов А.Ю., Машкур М.А. Конично-элементный метод расчета граничных условий теплового нагружения головки блока цилиндров поршневого двигателя// Деп. в ВИНИТИ: N1827-B2004 от 19.11.04., 17 с.

85. Шабров Н.Н. Метод конечных элементов в расчетах деталей тепловых двигателей. Л.: Машиностроение, 1983. - 212 с.

86. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974 - 712 с.

87. Benson R.S. The thermodynamics and gas dynamics of internal combustion engines// vol.1 Clarendon press. Oxford. - 1982.

88. Benson R.S., Garg R.D., Woollatt D. A numerical solution of unsteady flow problems// IntJ.Mech.Sci. vol.6. - 1964.

89. Benson R.S., Woollatt D., Woods W.A. Unsteady flow in simple branch systems.// Trans. ASME paper -1963.

90. Benson R.S., Garg R.D., Woollatt D. A numerical solution of unsteady flow problems// IntJ.Mech.Sci. vol.6. - № 1. - 1964.

91. Benson R.S. Some recent research on non-steady flow problems// A.S.M.E. 1966.

92. Benson R.S., Foxcroft J.S. Non-steady flow in internal combustion engine inlet and exhaust systems// Proc.Inst.Mech.Engrs. vol.184. - Pt 3G(1)- 1970.

93. Benson R.S. A comprehensive digital computer to simulate a compression ignition engine including intake and exhaust systems// SAE 710173.- 1973.

94. Benson R.S., Annand W.J.D., Baruah P.C. A simulation model including intake and exhaust systems for a single cylinder four-stroke cycle spark ignition engine// IntJ.Mech.Sci. vol.17. - 1974.

95. Benson R.S. Numerical solution of one-dimensional non-steady flow with supersonic and subsonic flows and heat transfer// Int. J. Mech. Sci. -vol.14. 1972.

96. Benson R.S. A computer program for calculating the performance of an internal combustion engine exhaust system// Proc.Inst.Mech.Engrs.-vol. -182 Pt 3L. - 1964-1968. - C. 91-108.

97. Benson R.S. The use of generalized boundary conditions for devices in non-steady flows in one dimensional pipe systems// IntJ.Mech.Sci. -vol.21. 1979.

98. Benson R.S. Steady and unsteady flow through an I.C. engine inlet valve with heat transfer// IntJ.Mech.Sci. vol.19. - 1977.

99. Blair G.P. and Arbuckle J.A. Unsteady flow in the induction system of a reciprocating internal combustion engine// SAE 700443. 1970.

100. Bicen A.F., Vafidis C., Whitelaw J.H. Steady and unsteady airflow through the intake valve of a reciprocating engine// Trans. ASME -vol.107.- 1985.

101. Chapman M., Novak J.M., Stein R.A. A non-linear acoustic model of inlet and exhaust flow in multi-cylinder internal combustion engines// Trans. ASME paper - 1983.

102. Chapman M., Novak J.M., Stein R.A. Numerical modeling of inlet and exhaust flows in multi-cylinder internal combustion engines// Trans. ASME paper - 1983.

103. Daneshyar H. Numerical solution of gas flow through an engine cylinder// Int.J.Mech.Sci. vol.10. - 1968.

104. Ferguson C.R. Internal combustion engines — Applied thermosciences// John wily & sons press. Oxford, 1985, 545 c.

105. Goyal M., Scharpf G., Borman G. The simulation of single cylinder intake and exhaust systems// SAE 670478 1967.

106. Hewitt G.F., Shires G.L., Polezhaev Y.V. Heat & mass transfer// CRC press-New York, 1997, 1312 c.

107. Horlock J.H, Winterbone D.E. The thermodynamics and gas dynamics of internal combustion engines// vol.II-Clarendon press. Oxford. 1986.

108. Hribernik Ales Comparison of zero- and one-dimensional methods for simulation of the process in turbocharged diesel engines // Strojn. Vestn. — 1995.-41, № 7-8.-C. 223-238.

109. Kastner L.J., Williams T.J., White B.J. Poppet inlet valve characteristics and their influence on the induction process// Proc.Inst.Mech.Engrs.-vol.178 Pt 1 № 36. - 1964.

110. Lakshminarayanan P.A.,Janakiraman P.A., Gajendra Babu M.K., Murthy B.S. Prediction of exchange processes in a single cylinder internal combustion engine// SAE 790359 1979.

111. LiouCJP. One dimensional gas flow with internal heating// Trans. ASME -vol.106. 1984.

112. Low S.C., Benson R.S., Winterbone D.E. Computer aided design package for diesel engine manifold system// SAE 790277 1979.

113. Low S.C., Baruah P.C. A generalized computer aided design package for I.C. engine manifold system.// SAE 810498 1981.

114. MarkatosN.C. Computer simulation for fluid flow, heat and mass transfer, and combustion in reciprocating engines -1989.

115. Ohata A., Ishida Y. Dynamic inlet pressure and volumetric efficiency of four cycle cylinder engine// SAE 820407 1982.

116. Prosser T.G. Induction ramming a motored high-speed four-stroke reciprocating engine-influence of inlet port pressure waves on volumetric efficiency// Proc.InstMech.Engrs. vol.188 49/74 - 1974.

117. Ram R.P., Mohan D.K., Govinda K.R., Ganesan V. Simulation of exhaust and intake processes in a four-stroke direct-injection diesel engine by control volume approach// INDIAN J.ENG.MATER.SCI. Vol.1. - 1994. -C. 189-194.

118. Rao S.S. The finite element method in engineering// 2nd ed. Pergamon Press. 1989.

119. Sierens R., Van Hove W., Snauwaert P. Comparison of measured and calculated gas velocities in the channel of a single cylinder reciprocating engine// Proc.InstMech.Engrs.- vol,198A. № 1. - 1984.

120. Tasaka H., Matsuoka S. Gas exchange process of four-stroke spark ignition engines under the condition of partial load a medium or low speed// Trans.J.S.M.E. vol.20. - № 142. - 1977.

121. Takizawa M., Uno Т., Tadayoshi Y. A study of gas exchange process simulation of an automotive multi-cylinder internal combustion engine// SAE 820410.- 1982.

122. Vorum P.C. Short pipe manifold design for four-stroke engines: Part II // Trans. ASME vol.102. - 1980.

123. Wood W.A., Khan S.R. Discharge from a cylinder through a poppet valve to an exhaust pipe // Proc.Inst.Mech.Engrs.- vol.182 Pt 3H. 1967-68.

124. Y 129. Woods W.A., Douthwaite W. Compressible flow in a four-strokesupercharged diesel engine with particular reference to the effects of heat transfer from the exhaust gas//paper 1974.4