автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Моделирование фронтального горения смеси в двигателях с искровым зажиганием

На правах рукописи

РГВ од

ггттюотл™ А 2 2 ДЕК Ш)

ИЛЬИНА Марина Александровна

МОДЕЛИРОВАНИЕ ФРОНТАЛЬНОГО ГОРЕНИЯ СМЕСИ В ДВИГАТЕЛЯХ С ИСКРОВЫМ ЗАЖИГАНИЕМ

Специальность 05.04.02 - тепловые двигатели

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Барнаул-2000

Работа выполнена в Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова.

Научные руководители: д.т.н., профессор Матиевский Д.Д.

д.т.н., профессор Сеначин П.К. Официальные оппоненты: д.т.н., профессор Лебедев О.Н.

к.т.н., доцент Кулманаков С.П. Ведущая организация: ОАО ХК «Барнаултрансмаш»

Защита состоится «2.% » декабря 2000 г. в 11 часов н заседании диссертационного совета Д 064.29.01 при Алтайском го сударственном техническом университете им. И.И. Ползунова п< адресу: 656099, г.Барнаул, пр-т Ленина 46.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АлтГТУ. Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатьь Вашего учреждения, просим направлять по указанному адресу н имя ученого секретаря диссертационного совета. Автореферат разослан « /¿Р » ноября 2000г.

3 -о-и % <?

,у / )

Ученый секретарь диссертационного /^7/

совета Д 064.29.01, д.т.н., профессор /у/ В.А.Синицын

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Существующие математические модели и аналитиче-хис методы исследования рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания с :крош.гм зажиганием не отвечают возросшим современным требованиям. Упро-1СШЮС описание физико-химических процессов в двигателях не позволяет иссле-эвателям решать широкий круг экологических, экономических и технических щам, связанных с дальнейшим совершенствованием ДВС. Поэтому построение ^екватных физических моделей двигателя с принудительным воспламенением и ¡¡следования на их основе по-прежнему являются задачами актуальными.

Цс.н. данной работы состоит в разработке и построении универсальной магматической модели процесса горения смеси в ДВС с искровым зажиганием с озиции современной теории горения, учитывающей распространение пламени и X) гашение по времени и пространстве, протекание процессов теплообмена и прошении на ее основе численных исследований рабочего процесса.

Научили П01ЧППИ работы заключается в разработке метода математическо-) моделирования процессов горения топливно-воздушной смеси в ДВС с искро-[>ш зажиганием, отличающегося следующими особенностями:

- метод раскрывает физическую сущность процесса в рамках двухзонной могли фронтального горения, позволяет получить высокую точность описания тожных пространственных процессов внутри цилиндра и дает возможность пс-кдовать развитие процесса горения во времени и пространстве в камерах сгора-[1я различных геометрий;

- метод позволяет получить характеристику тепловыделения, при этом функ-ия выгорания топлива обусловлена массовой скоростью фронтального горения )ряда;

- процессы теплообмена рассчитываются отдельно по каждой из зон (свежей леей и продуктов сгорания), имеющих различные температуры;

- показано, что при упрощенной постановке задачи горение смеси в замкну-)м объеме цилиндра может быть с достаточной точностью описано с помощью )мбинацнн одномерных модельных пламен.

Практическая ценность. Построенная математическая модель позволяет в элной мере учесть множество реальных факторов, при этом отпадает необходи-ость в применении различного рода эмпирических величин. Это дает возмож-эсть проводить предварительную оптимизацию режимных, регулировочных и энструктивных параметров двигателя на этапе проектирования и быстро анали-фовать влияние этих изменений на оценочные показатели работы двигателя, зкращает объем дорогостоящих и трудоемких экспериментальных исследований, редлагаемая модель ориентирована на двигатели с внешним смесеобразованием, щако, с соответствующей модификацией она может быть использована также рименительно к дизельным двигателям.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на Всероссий ской научно-технической конференции «Экспериментальные методы в физике структурно-неоднородных сред» (Барнаул, 1996), 55-ой и 57-ой научно-технических конференциях Алтайского государственного технического универси тега (Барнаул, 1997 и 1999), Международной научной конференции, посвященноГ 100-летию создания 1-го Российского дизеля (Барнаул, 1999), Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых специалиста «Решетневские чтения» (Красноярск, 1999), VI Всероссийской научно-техническоГ конференции, посвященной 90-летию М.С.Горохова «Механика летательных аппаратов и современные материалы» (Томск, 1999), II Международной конференции «Совершенствование систем автомобилей, тракторов и агрегатов» (Барнаул 2000), V Международной школе-семинаре «Эволюция дефектных структур в конденсированных средах» (Барнаул, 2000), VII-ой Всероссийской научно-технической конференции «Механика летательных аппаратов и современные материалы» (Томск, 2000), XII симпозиуме по горению и взрыву (Черноголовка 2000), Международной научно-технической конференции «Проблемы проектирования, испытаний, эксплуатации и маркетинга автотракторной техники, двигателей внутреннего сгорания, строительно-дорожных машин, транспортно-технологических комплексов и вездеходов» (Н.Новгород, 2000).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, перечень которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Общий объем работы составляет 172 страниц, в том числе основного текста 124 страницы, 30 рисунков, 6 таблиц и список литературы, включающий 150 источников.

На защиту выносятся:

1. Комплекс методов численного исследования процесса горения в ДВС с искровым зажиганием. В том числе:

- метод математического моделирования процесса сгорания в двигателях с искровым зажиганием, который учитывает двухзонность рассматриваемого процесса фронтального горения смеси и позволяет исследовать экономические показатели цикла в камерах сгорания с различной геометрией;

- методы расчета процессов теплообмена соответствующих зон рабочего телг с поверхностями, ограничивающими объем камеры сгорания, с разделением потока на конвективную и радиационную составляющую;

- методы математического моделирования, позволяющие исследовать особенности динамики процесса сгорания смеси при различных законах изменен® поверхности пламени.

2. Результаты исследований на основе численного эксперимента по выявлению возможностей использования методики при подборе регулировочных и режимных параметров и конструктивных факторов еще на стадии проектирован®

вигателя.

3. Практическое применение построенной модели в решении задач создания газового двигателя 1Г6 производства ОАО ХК «Барнаултрансмаш» на базе дизе-я.

4. Сравнение результатов моделирования процесса сгорания в двигателе по азработаииой методике с традиционными однозонными моделями.

5. Результаты исследований по оценке численных значений коэффициентов урбулнзации пламени.

Содержание работы

Во ппсденни дан краткий обзор современного состояния рассматриваемой роблемм, обосновывается актуальность темы, сформулированы цель и задачи сследования, показаны научное и практическое значения диссертационной рабо-ы, изложены основные положения, выносимые на защиту.

1 Методы моделирования рабочих процессов ДВС

При моделировании индикаторной диаграммы определилось два основных управления в описании процесса выделения теплоты. Одно in них основано на ¡пользовании полуэмпирических функциях тепловыделеш1я (Вибе И.И., Пугачев .П., Семенов Б.Н., Гончар ). Второе направление основано на моделировании ронесса горения, результатом которого является функция тепловыделения. Несо-иенно, модели второго направления более перспективны.

Среди численных методов моделирования индикаторной диаграммы по вто-зму направлению одним из последних и наиболее полным является метод мате-атического моделирования процесса сгорания в двигателях с искровым зажигаем, предложенный Н.П.Третьяковым. Вместе с тем, процесс горения описан в шках однозонной модели, что искажает картину реального процесса и не позво-1ет решать широкий круг задач, связанных с необходимостью определения точ->й температуры. При построении модели автору не удалось полностью избежать жменения экспериментальных данных. Следует так же отметить, модель может заменяться только к тому виду камеры, для которой она разрабатывалась.

Более точно процесс сгорания может быть описан только в рамках более южных моделей. Проблеме построения математической двухзонной и многозон-)й моделей рабочих процессов поршневых двигателей внутреннего сгорания квящена монография А.С.Куценко. Однако, эта методика не достаточно глубоко [скрывает физическую сущность процессов и требует дополнительных усилий по «держанию базы справочных массивов.

Представляет интерес работа зарубежных авторов Ramaswamy и Gupta, в корой в двухзонную математическую модель горения в двигателе с искровым за-

жиганием введена концепция постоянного затухания пламени. Рассмотренная ь дель построена на основе теоретических предпосылок и экспериментальных д; пых, конвективный теплообмен рассматривается только с поверхностью цилш ра. Авторы вводят специальные константы и поправочные коэффициенты, 1 естественно относится к недостаткам модели.

Несмотря на исключительно важное практическое значение теплоотдачи, с как правило рассматривается в рамках однозонной модели, где не учитывает существенное различие температуры в зоне продуктов сгорания и свежей сме< их влияние на суммарный теплообмен и его распределение по поверхностям, orj ничивающим камеру сгорания.

Математические модели, позволяющие оценить влияние формы камеры ci рания на развитие процесса фронтального горения, практически отсутствуют. Bf» сте с тем выяснение воздействий конструктивных форм на характер тепловыдш ния имеет принципиальное значение.

Все сказанное позволило сделать вывод о необходимости дальнейшего p¡ вития двухзонных моделей горения смеси, дающих уточненную картину внугр цилиндровых процессов, сформулировать цель и задачи работы.

2 Моделирование рабочих процессов двигателей внутреннего

сгорания с искровым зажиганием

Во второй главе изложены основные положения базовой математической ы дели процесса горения смеси в двигателе без учета процессов теплообмена:

- рассматривается медленное фронтальное горение газа в закрытой теплой: лированной системе, давление во всех точках камеры сгорания остается одпна* вым и изменяется только во времени;

- процесс горения смеси описывается в рамках двухзоннон математическ модели, когда рабочее вещество в цилиндре в процессе сгорания разделено фрс том пламени на две зоны;

- несмотря на турбулентный характер горения все пламена тонкие, т.е. рi мер сосуда велик по сравнению с шириной зоны пламени;

Система, представленная в безразмерном виде и описывающая проце адиабатического горения смеси в двигателе после MOMeirra зажигания в зависим ста от угла поворота коленчатого вала <р, включает уравнения:

динамики давления dx¡dcp = ~у(тг/а>) • da>jdq> + (Je ¡со) • dx/dtp,

динамики объема системы da/d<p = sin + X cos <p){e -1)/2¿:1,

энергии смеси перед фронтом пламени d$ujdtp - (l -1 ¡y) • dxjdíp,

состояния смеси перед фронтом пламени ти - (l -x)Qu]n,

объема продуктов гореш« соь - си - о>и,

ассовой скорости горения с£с/с1(р = Ор5г [(1 - х)/юи 1/"(/г)

I зависимость нормальной скорости пламени от состава смеси, давления и тем-1сратуры йг

В систему уравнений входят параметры процесса: <е=(у-\)тгНг1р^, а/ = ]/[\ + а(\/а}-\)\, О, = •

Система дополнительно включает уравнения для расчета функции относи-У1ьнон площади поверхности активного пламени /(я) - Гу , которые зависят

г текущих переменных - радиуса фронта пламени ту, координаты поршня г и Зъсма продуктов горения Уь.

Система уравнений решалась численно методом Рунге-Кутга по малым ин-:рвалам времени, соответствующим 0,02° п.к.в. при различных углах зажигания >, (от -10е до 0° п.к.в.), частоты вращения коленчатого вала п (от 2000 до 6000 ин') и степени сжатия е (от 7 до 10).

В работе дано подтверждение того факта, что при длительности процесса юрания более 40° п.к.в явно проявляется зависимость индикаторных диаграмм, "шсывающих динамику процесса горения, от частоты вращения и степени сжата. Как видно из рисунка 1, увеличение степени сжатия приводит к увеличению аксимального давления Рг и практически не влияет на длительность горения <р2 , то время как увеличение частоты вращения оказывает большее влияние на вели-

б)

1сунок I- Динамика давления при сгорании смеси в ДВС с искровым зажиганием

а) при И =2000 мин'1:1- £=7,0 1; 2- £=8,5 1; 3-£=10,0;

б) при с =7,0:1- п =2000 мин2- п =4000 мин"1; 3- п =6000 мин'1.

чину (р2 и незначительно снижает Рг. В то же время показано, что при организ ции процесса сгорания, при котором <р2 менее 35° п.к.в., зависимость от частоп вращения исчезает. Следует также отметить, что существенное влияние на пр цесс горения оказывает момент зажигания смеси. С ростом угла опережения заж гания ср1 растет максимальное давление и развитие горения приобретает совс< иной характер. Анализ результатов численного моделирования показывает, ч полученная расчетным путем картина процесса при воздействии на него разли ных параметров вполне соответствует качественным изменениям, происходящим реальном двигателе.

Проведено исследование общих свойств и особенностей динамики сгорак газа при разных законах изменения поверхности пламени, учитывающих налич двух зон в камере сгорания. Наряду с реальной (сферической) геометрией иссл дуются пять модельных пламен, реализующихся при распространении расход щихся и сходящихся пламен со сферической, цилиндрической и плоской симме риями. Функция относительной площади поверхности пламени для моделью

пламен описывается уравнением /(/г)= у[(1 + £)й>/2 - £,сои ]М;". Параметры V

£ определяют форму и направление распространения пламени.

Исследование результатов моделирования показывает (рисунок 2), что блю всего к реальному закону (Модель 1) приближается модель расходящегося цили дрического пламени, которое в определенный момент сменяется цилиндричесю сходящимся (Модель 4М), причем точность весьма хорошая при больших утл: опережения зажигания и удовлетворительная при малых углах (близких к ВМТ).

О 10 , Грал н.кл.

Рисунок 2- Динамика давления при сгорании смеси в ДВС с искровым зажиганием при различных законах изменения поверхности пламени при п =4000мин"', с =8,5

а) 1- Модель 1; 2- Модель 2; 3- Модель 3; 4- Модель 4; 5- Модель 5; 6- Модель 6; 7- ежа-тие-расширение инертной смеси;

б) сравнительная динамика процесса сгорания, рассчитанная по Моделям 1 н 4М.

з других типов одномерных пламен ближе всего к реальному закону' приближается модели плоского (Модель 2) и цилиндрического расходящегося пламени [Модель 3). Модели 5 и 6, описывающие сферические пламена, в этом смыслео-пываготся наименее предпочтительными для описания динамики сгорания смеси двигателе. Для рассмотренного диапазона изменения параметров процесса полусны значения фактора турбулизации пламени для модельных одномерных пла-сн.

При построении математической модели процесса горения рассмотрены слу-ш, учитывающие процесс распространения волны горения (турбулизированного эрмального пламени) в сферических сечениях камер сгорания цилиндрической ормы с точкой зажигания на оси, симметричной камеры со смещенной точкой шиганил и клиновидной камеры с асимметричным зажиганием (рисунок 3).

Модель М1 Модель MIA

Модель М7

Sp.plug

Рисунок 3- Распространение фронта пламени в камере сгорания двигателя с искровым зажиганием: ту- радиус

сферического фронта пламени; г -координата поршня; £> - диаметр поршня; Н - высота камеры сгорания; 5'р.р1щ - точка, в которой происходит зажигание смеси.

Полагаем, что эти модели являются предельными (или близкими к ним) как отношении геометрии камеры сгорания, так и расположения точки зажигания, ля геометрии Модели 1А и Модели 7 уравнения для определения функции пло-;ади пламени значительно сложнее и включают неполные и полные эллшпиче-

ские интегралы 1-го и 2-го рода в нормальной форме Лежандра (практически | шаемые методом нрогонки).

Дано численное подтверждение факта заметного влияния на динамику а рания смеси формы камеры сгорания и места расположения точки зажигания, рисунку 4 видно, что в зависимости от формы камеры сгорания сильно изменяв продолжительность сгорания (наименьшая для Модеяи1). Время полного сгоран смеси для двигателя с цилиндрической камерой сгорания со смещенной точк зажигания (Модель 1А) почти в два раза больше, еще больше процесс сгоран затянут для клиновидной камеры с асимметричным зажиганием - (Модель 7).

Рисунок 4- Динамика сгорании смеси в ка- Рисунок 5- Зависимость иидикаторноп мерах с различной реальной геометрией КПД цикла от угла зажигания для каме] п =2000 мин*1 с — 7.0; (р, —30° н.к.в. с различной реальной геометрией

Полученные дашше позволяют сделать вьшод, что в Модели 7 и Модели ] максимальное (и среднее) индикаторное давление значительно ниже, чем в Мод ли 1.

При исследовании влияния формы камеры сгорания ставилась задача от нить ее влияние на КПД процесса (рисунок 5). Исследования показали, что иди каторный КПД реальных циклов значительно меньше, чем идеализированно цикла Отго. Симметричная камера сгорания (Модель 1) и симметричное распол жение точки зажигания намного эффективней асимметричной (Модель 7) и кам ры со смещенной точкой зажигания и, по-видимому, оптимальна для конструкте ских решений. Зависимость КПД от частоты вращения п слабая, а от угла зажш ния сильная и имеет максимум при <р1 « -30° п.к.в. для Модели 1, а для Модели этот максимум расположен дальше от ВМТ (при <р, »-40° п.к.в.) и имеет знач тельно больший градиент на графике. Необходимо отметить, что стремление повышению КПД цикла путем повышения степени сжатия и варьирования уг. зажигания (приближение к максимуму) встречает препятствие в виде возникш щего при этом явлении стука (или детонации) в двигателе.

3 Моделирование конвективного н радиационного теплообмена в ДВС с искровым зажиганием

С учетом процессов теплообмена уравнения перепишутся в виде:

• (у)

динам нка давления к = —-

а>

* (г»-1)' , Ьь-ОГ/ . '

-ЛСО+-- Яьс + Яьг

Уи Уь \

03

энергия смеси перед фронтом пламени ви=(1 - я/л + Чис /(1 -

и относительные скорости конвективного и радиационного теплообмена

-0и), Чье -дь),

Уи~1^1 Уь у=4

¿г = ^"'¿/у^; 9) -е'ь - -1] •

Система должна быть дополнена группой уравнений для расчета площадей конвективного теплообмена свежей смеси и продуктов сгорания с элементами поверхностей камеры сгорания fj, телесных углов а>Ь ], степеней черноты продуктов горения еь и элементов ; предельных степеней черноты продуктов горения

00 00

£ь и элементов с} . Температуры поверхностей, ограничивающих камеру сгорания, должны быть заданы и считаются постоянными в процессе сгорания.

В уравнения входит критерий Стентона, являющийся функцией коэффициента теплоотдачи = (1 - ]/у)арРрТ1/(211щр,Г^.

Для обобщения процессов теплообмена в автомобильных двигателях с искровым зажиганием эффективные значения коэффициентов теплоотдачи в работе вычисляются по формуле, структура которой основывается на формуле Нуссельта

и Костропа ак = Л(1 + 1,24ст . В целях упрощения задачи в работе приня-

ты эффективные значения коэффициентов теплоотдачи, которые считаются одинаковыми для всех ограничивающих поверхностей и равны коэффициенту теплоотдачи поршня.

Проведенная оценка влияния конвективного теплообмена на динамику процесса показала, что на индикаторной диаграмме наблюдается понижение максимального давления и увеличение длительности горения, а уменьшение потерь тепла при конвективном теплообмене на 3-4% приводит к увеличению КПД в среднем на 1,5%.

Анализируя результаты численного моделирования мы приходим к выводу, что изменение частоты вращения коленчатого вала, степени сжатия и угла опере-

11

жения зажигания оказывают различное влияние на количество теплоты, отведенной в стенки вследствие конвективного теплообмена. Так, при увеличении степени сжатия с 7,0 до 10,0, потери тепла возрастают на 3-5%, тогда как увеличение частоты вращения приводит к снижению потерь на 2-3%.

В результате численных экспериментов (рисунок 6) установлено, 1гто наибольшее количество теплоты при конвективном теплообмене теряется в симметричной камере сгорания с точкой зажигания на оси (Модель 1). Для других моделей потери сокращаются примерно в два раза. В то же время эта модель имеет наибольший КПД. Этот факт представляется логически верным, т.к. при увеличении длительности горения существенно возрастает значение коэффициента неиспользования теплоты от несвоевременности ввода (£„). Исследования показали, что изменение формы камеры сгорания оказывает существенное влияние на распределение потоков тепла через поверхности, ограничивающие се объем (рисунок 7). Так, потоки тепла в Модели 1 распределены примерно поровну через поверхности поршня, цилиндра и головки цилиндра. В Модели 7 наибольшее количество теплоты теряется через поверхность головки цилиндра, а в Модели 1А поток через стенки цилинра примерно в два раза больше, чем через поверхность головки цилиндра. При этом варьирование числа оборотов коленчатого вала, степени ежа-пи и угла опережения зажигания незначительно влияет на распределение потока по поверхностям.

Рисунок 6- Влияние формы камеры сгорании на количество теплоты, отведенной в стенки при конвективном теплообмене.

Рисунок 7- Распределение потоков тепла по поверхностям, ограничивающим камеру сгорания, для Модели 1

Получено подтверждение, что радиационный теплообмен не оказывает существенного влияния на динамику процесса. Потери тепла при радиационном теплообмене составляют порядка 2% от общих потерь, что практически не отражается на динамике давления, дшггсльности горения и изменении температур продуктов горения и свежей смеси.

4 Практическая реализация модели

Для опенки достоверности разработанной модели результаты расчетов сравнивались с экспериментальными данными, полученными на ОАО «Барнаул-трансмаш» для газового двигателя с искровым зажигатгем 1Г6. При проведении численных экспериментов основные параметры задавались соответственно эксперименту. Сопоставление расчетных и экспериментальных индикаторных диаграмм

(рисунок 8) показывает, что построенная модель с высокой степенью точности отражает реальную дипамику изменения давления в цилиндре двигателя (среднеквадратичное отклонение значений давления составило от 0,04 до 0,08 МПа). Отклонения для среднего индикаторного давления и индикаторного КПД составляют порядка 2-5%, для максимального давления - 1,5 - 2%.

Анализ полученных результатов показывает хорошее совпадение расчетных и экспериментальных значений давления газов в камере сгорания, т.о. построенная модель отражает реальные процессы внутри камеры. Это подтверждает пригодность полученной системы уравнений для описания процесса сгорания, построения индикаторной диаграммы процесса сгорания и позволяет широко исследовать воздействие различных параметров на рабочий процесс двигателя и его общие показатели.

Традиционные методы описания процессов горения в двигателе внутреннего сгорания основаны на объемном выгорании смеси. Из рисунка 9а видно, что по динамике давления одно и двухзонные модели имеют хорошую корреляцию.

Сравнение двух методик показало, что по параметрам Р,, , Р^ результаты достаточно близки и для определения названных показателей оправдано применение традиционных методик. Так, различие в результатах по Р, и ц1 составляет порядка 1-2%, по Р^ - 4%. В то же время численные эксперименты показали, что скорость нарастания давления в двухзонной модели оказывается существенно ниже по сравнению с объемным выгоранием смеси. Максимальное значение <1р1с1<р может быть уменьшено почтя в два раза, что характеризует сгорание как

-132 0 уголп-к-в 132

Рисунок 8- Сравнение результатов моделирования (сплошная линия) с экспериментальными данными (отмечены точками)

менее «жесткое».

Выявлено так же значительное расхождение при определении текущей температуры рабочего тела. При этом, как видно по рисунку 9.6., теку щая температура в однозонной модели в начале процесса (при х <0,5) оказывается на 1700°К ниже температуры в зоне продуктов сгорания, а во второй половине процесса (при х >0,5) она оказывается выше температуры свежего заряда на 100°-1900° К. В тоже время на заключительной стадии процесса горения текущая температура в однозонной модели практически совпадает с температурой в зоне продуктов. Отмеченное обстоятельство позволяет рекомендовать разработанную методику для решения задач, связанных с необходимостью определения точной температуры тела. В частности, решение задачи теплообмена показало, что при локализации продуктов сгорания в объеме за фронтом пламени количество теплоты, отведенной в стенки, уменьшается на 20-30% , а общее количество потерь тепла - в 1,5 раза. При этом происходит перераспределение потоков тепла через поверхности камеры сгорания. Так, тепловые потоки в двухзонной модели распределены более равномерно, в то время как для объемного сгорания характерно увеличение количества теплоты, отведенной через поверхность цилиндра, сокращается в 2 - 3 раза.

р,МПа 6 5 4 3 2 1 0

-90 -60 -30 0 угол п.к.в. 90

Т,К 2500

2000

1500

1000

500

0

0,0 ОД 0,4 0.6 0,8 Ш

Рисунок 9- Сравнение разработанной модели с традиционной а) по индикаторной диаграмме б) по температуре

Важным результатом численного моделирования является оценка значений коэффициента турбулизации для камер сгорания различных геометрий. Наличие вытеснителей в поршне или другие конструктивные особенности камеры сгорания создает дополнительную турбулентность и оказывает существенное влияние на процесс сгорания. Полученные данные позволяют решать задачу оптимизации формы камеры сгорания и рекомендовать камеру, выполненную в поршне как более эффективную.

В заключении приведены основные выводы по результатам проведенной работы, которые состоят в следующем:

1. Построена математическая модель расчета процесса горения топливно-воздушной смеси в двигателях с искровым зажиганием, которая обладает универсальностью и отличается следующими особенностями:

а) процесс фронтального горения смеси рассматривается в строгой физико-математической постановке в рамках двухзонной модели;

б) процесс описывается во времени и пространстве как распространение тур-булизированной волны дефлаграции в сферических сечениях камеры сгорания произвольной геометрии;

в) потери тепла в стенки определяются раздельно через каждую из ограждающих поверхностей по зонам, имеющим различную температуру.

2. Реализован новый метод получения характеристик тепловыделения, бази-. рующнйся на современных представлениях о механизме процесса горения в двигателях с искровым зажиганием, в котором функция тепловыделения обусловлена массовой скоростью фронтального горения заряда.

3. На основе базовой двухзонной модели (учитывающей реальную геометрию камеры сгорания) проведены численные исследования влияния на развитие процесса горения в двигателе различных параметров (таких, как угол опережения зажигания, частота вращения коленчатого вала и степень сжатия), подтверждающие качественное его соответствие процессу в реальном двигателе.

4. Показано существенное влияние формы камеры сгорания и положение точки зажигания на динамику процесса горения и индикаторные показатели цикла, так из трех рассмотренных геометрий наиболее эффективной является камера с плоским поршнем и симметричным расположением точки зажигания.

5. Разработана универсальная математическая модель, учитывающая процессы теплообмена в рамках двухзонной модели горения смеси, при этом исследования показали следующее:

а) при учете разделения тепловых потерь на конвективную и радиационную составляющие подтверждается факт несущественного влияния радиационного теплообмена (порядка 2-3% от общих потерь);

б) раздельная оценка конвективных потерь тепла через каждую из ограничивающих поверхностей для различных камер сгорания показывает, что в симметричной камере сгорания с точкой зажигания на оси тепловые потоки распределены равномерно, смещение же точки зажигания или изменение конфигурации камеры приводит к перераспределению тепловых потоков и увеличению потерь тепла конвекцией через поверхность головки цилиндра примерно в два раза;

в) при численном исследовании влияния формы камеры сгорания на конвективный теплообмен и индикаторный КПД двигателя при различных параметрах процесса показано, что симметричная камера имеет наибольшие потери и наибольший КПД одновременно, для клиновидной камеры и удаленной точки зажи-

гания от оси с уменьшением потерь на 30-40% КПД уменьшается на 10-20%. Ка жущееся противоречие между КПД и теплопотерями объясняется изменение! длительности процесса сгорания смеси (через коэффициент SH).

6. Проведены численные исследования особенностей динамики сгорани смеси в ДВС с искровым зажиганием при различных законах изменения поверх ности пламени, задаваемых полным наборам одномерных пламен. Установленс что горение смеси в двигателе может быть весьма хорошо описано цилиндриче ским расходящимся пламенем, которое в определенный момент сменяется цилин дрическим сходящимся (особенно при малых углах опережения зажигания).

7. Сравнение результатов численных и экспериментальных исследовашш по казало, что предложенная математическая модель позволяет проводить численны-исследования процессов сгорания в ДВС с искровым зажиганием. Проверка адек ватности модели реальным процессам осуществлялась по зависимости давления а угла п.к.в. и индикаторным показателям. Среднеквадратичные отклонения инди каторного давления составляют 0,04-0,08 МПа. Сходимость по среднему шщика торному давлению Pt и индикаторному КПД т], составила - 2-5%, по максималь ному давлению РП1ак - 1,5 - 2%.

8. Сравнение результатов расчетов по разработанной методике с традицион ными методами расчета, основанными на задании эмпирической характеристик] выгорания топлива, показало, что по параметрам Р1УТ}^,Р^ результаты доста

точно близки и для определения названных показателей оправдано применени< традиционных методик.

В то же время, показано значительное расхождение при определении теку щей температуры рабочего тела и скорости нарастания давления dpjd<p. Так температура в однозонной модели в первой половине процесса оказывается боле* чем на 1500°К ниже температуры в зоне продуктов сгорания. Максимальное зна чение dp/dtp в двухзонной модели существенно ниже, что характеризует сгорани« как менее «жесткое».

Отмеченное обстоятельство позволяет рекомендовать разработанную методику для решения задач, связанных с необходимостью определения точной температуры отдельных частей рабочего тела, например при анализе процессов локального теплообмена, расчета равновесного состава, при решении задач нредиламен-ного самовоспламенения и детонации.

9. Даны оценки значений коэффициентов турбулизашш пламени для камер сгорания различной геометрии, позволяющие учесть дополнительную турбулентность, создаваемую конструктивным и элементами камер сгорания. Так, для симметричной камеры сгорания он составляет 8,0- 8,5, а для камер, имеющих вытеснители он выше и равен 8,5-9. Полученные данные позволяют решать задачу оптимизации формы камеры сгорания и рекомендовать камеру, выполненную в

>ршне как более эффективную.

10. Предложенная в работе математическая модель внедрена на ОАО ХК :Барнаултрансмаш». Проведенные численные исследования и анализ конструк-1вных особенностей камеры сгорания газового двигателя 1Г6 позволили сделать :комендации по выбору формы камеры сгорания.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

1. Ильина М.А.,Сеначин U.K., Свердлов М.Ю. Особенности динамики сго-1ння смеси в ДВС с искровым зажиганием при различных законах изменения гоерхности пламени и в двигателе с камерой реальной геометрии И Эксперимен-льные методы в физике структурно-неоднородных сред.Том 4. Гидродинамика руктурпо-неоднородных сред/ Труды Всеросс. научнотехн. конф. АлтГТУ, 1996. фнаул: Изд-во АлтГГУ им. И.И. Ползунова, 1997. С.90-96

2. Ильина М.А.,Сеначин П.К., Свердлов М.Ю. Динамика горения в двигате-: с искровым зажиганием при различных законах изменения поверхности пламе-i //Научно-техническое творчество студентов. Автотракторный фак-т./Сб. Тези-IB докл. 55-й научи, конф. Барнаул: Изд-во АлтГТУ им. И.И. Ползунова, 1997. .24-25

3. Ильина М.А., Сеначин П.К., Свердлов М.Ю. Моделирование конвективно» и радиационного теплообмена в ДВС с искровым зажиганием //Проблемы гид-щинамики и тепломассообмена: Сб. научн. ст./Под ред. А.М. Сагалакова. Барна-i: Изд-во Алт. Ун-та, 1999. С.73-80.

4. Ильина М.А., Матиевский Д.Д., Сеначин П.К., Свердлов М.Ю. Новый >дход к проблеме моделирования сгорания смеси в ДВС с искровым зажигани-1.//Ползуновский альманах. 1999. №2. С. 101-110

5. Ильина М.А., Сеначин П.К., Свердлов М.Ю. Особенности динамики горе-w смеси п ДВС с искровым зажиганием, имеющих камеры сгорания различной :алыюй гсометрии.//57я Научно-техническая конф. студентов, аспирантов и про-гссорско-ирсподавательского состава технического унта./Автотракторный фак-т. фнаул: Изд-во АлтГТУ им. И.И. Ползунова, 1999. С.48-49.

6. Ильина М.А., Сеначин П.К., Свердлов М.Ю. Физико-химические основы шамики горения смеси в ДВС с искровым зажиганием с камерами сгорания, о данным» на основе новых методов материаловедения. Вестник АлтГТУ им. .И. Ползунова, 1999. №2. С.38.

7. Ильина М.А., Сеначин П.К., Свердлов М.Ю. Применение зональных медов при расчете радиационного теплообмена в ДВС с искровым зажигание/Совершенствование быстроходных ДВС//Тезисы докл. Междунар. научн. >нф.,посвящ. 100-летию создания 1-го Рос. дизеля, Барнаул: Изд-во АлтГТУ им. .И. Ползунова, 1999. С.47-49.

8. Ильина М.А., Сеначин П.К., Свердлов М.Ю. Динамика сгорания в двигаете с искровым зажиганием при различных законах изменения поверхности пла-

мени. //Совершенствование рабочих процессов ДВС /Труды АлтГТУ им. И.У Ползунова., Автотракторный фак-т. Вып. 8 т.1. Барнаул: Изд-во АлгГТУ т И.И. Ползунова, 1999. С,46-50.

9. Ильина М.А., Матиевский Д.Д. Моделирование процесса фронтальног горения в замкнутых постоянных и переменных объемах./ Решсггневские чтенш Тезисы докл. /// Вссросс. научно-практ. конф. студентов, аспирантов и молоды специалистов (10-12 ноября 1999, г. Красноярск) Красноярск: САА, 1999. С. 156 157.

10. Ильина М.А., Сеначин П.К., Свердлов М.Ю. Моделирование горения га зовой смеси в ограниченном объеме с учетом процессов конвективного теплооб мена.//Механика летательных аппаратов и современные материалы : Сборни докл. VI Всеросс. научн.-тсхнич. конф., посвящ. 90-летию М.С.Горохова./По, ред. К.О.Сабденова. Томск: Изд-во ТГУ 1999. Вып.2. С.60-62

11. Илыша М.А., Матиевский Д.Д. Сеначин П.К., Свердлов М.Ю. Влияни формы камеры сгорания на процессы сгорания и теплообмена в ДВС с искровьв зажиганием.// Совершенствование систем автомобилей, тракторов и агрегатов Материалы II Междунар.конф./ Под ред. Новоселова А. Л./Академия транспорт] РФ, АлтГТУ им. И.И. Ползунова. -Барнаул: Изд-во АлгГТУ им. И.И. Ползуно ва, 2000. С,74-77

12. Илыша М.А, Свердлов М.Ю., Матиевский Д.Д., Сеначин П.К. Модели рование процессов горения и теплообмена в ДВС с искровым зажиганием с учетох формы камеры сгорания. Вестник АлтГТУ им. И.И. Ползунова, 2000. №2. С.44.

13. Илыша М.А., Матиевский Д.Д. Сеначин П.К., Свердлов М.Ю. Модели рование фронтального горения смеси в ДВС с искровым зажиганием с учетол процессов конвективного и радиационного теплообмена.//Эволюция дефектны) структур в конденсированных средах. Тезисы докладов ./Под ред. Старсстснков; М.Д.// АлтГТУ им. И.И. Ползунова . -Барнаул: Изд-во АлтГТУ им. И.И. Ползу нова, 2000. С.78-79

14. Ильина М.А., Сеначин П.К., Матиевский Д.Д., Свердлов М.Ю. Модели рование горения газовой смеси в ограниченном объеме с учетом процессов радиа ционного теплообмена // Механика легательных аппаратов и современные мате риалы// Сб. докл. УН-ой Всеросс. научн.-тсхнич. конф./ Под ред. К.О.Сабденов; Томск: Изд-во ТГУ, 2000. С.52-53

15. Ильина М.А., Сеначин П.К., Матиевский Д.Д., Свердлов М.Ю. Модели рование процесса горения гомогенной смеси в двигателе с искровым зажигаю* ем.//Химическая физика процессов горения и взрыва. XII симпозиум по горению * взрыву. Ч.Ш. Черноголовка: Изд-во ИПХФ РАН, 2000. С. 155-157.

16. Ильина М.А., Сеначин П.К., Матиевский Д.Д., Свердлов М.Ю. Модели рование горения газовой смеси в ДВС с искровым зажиганием с учетом процессо! конвективного и радиационного теплообменов. //Проблемы проектирования, иС' питаний, эксплуатации и маркетинга автотракторной техники, двигателей внут

жегшего сгорания, строительно-дорожных машин, транс портао-технологических комплексов и вездеходов./ Материалы международном научно-технической конференции. Н.Новгород, 2000. С.268-270.

Введение.

1 Методы моделирования рабочих процессов ДВС.

1.1 Основные подходы к моделированию внутрицилиндровых процессов в ДВС с искровым зажиганием.

1.2 Методы исследования теплообмена в ДВС.

1.3 Влияние формы камеры сгорания на рабочий процесс в ДВС.

1.4 Выводы по главе 1.

2 Моделирование рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием.

2.1 Основные геометрические соотношения для описания внутри-цилиндровых процессов в двигателях с искровым зажиганием.

2.2 Разработка двухзонной модели процесса горения в ДВС с искровым зажиганием.

2.2.1 Основные положения расчета.

2.2.2 Базовые уравнения математической модели.

2.3 Особенности динамики сгорания смеси в ДВС с камерами сгорания различной геометрии.

2.4 Динамика сгорания смеси в ДВС при различных законах изменения поверхности пламени.

2.5 Реализация модели и рабочая программа.

2.6 Результаты расчетов и их обсуждение.

2.7 Выводы по главе 2.

3 Моделирование конвективного и радиационного теплообмена в ДВС с искровым зажиганием.

3.1 Постановка задачи.'.

3.2 Построение модели конвективного теплообмена.

3.3 Построение модели радиационного теплообмена.

3.3.1 Вычисление функции площадей конвективного и радиацион ного теплообмена для различных камер сгорания.

3.3.2 Определение телесных углов и координаты эффективного центра излучения для камер сгорания различных геометрий.

3.4 Результаты расчетов и их обсуждение.

3.5 Выводы по главе 3.

4 Практическая реализация модели.

4.1 Сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными.

4.2 Сравнение двухзонной модели с традиционной методикой.

4.3 Оптимизация формы камеры сгорания.

4.3.1 Математическое описание моделей с камерами сгорания, выполненными в поршне.

4.3.2 Оценка влияния формы камеры сгорания на эффективность цикла.

4.3.3 Оценка влияния формы камеры сгорания на коэффициент турбулизации пламени.

4.4 Выводы по главе 4.

Несмотря на более чем вековую историю мирового двигателестроения интерес исследователей к проблемам горения в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) не уменьшается. Современная техника предъявляет все более жесткие требования к мощностным и экономическим показателям двигателя, но их улучшение встречает все новые и новые трудности, которые могут быть в определенной мере разрешены соответствующей организацией процесса горения.

Несмотря на известные преимущества дизеля по экономичности и токсичности отработавших газов в сравнении с двигателями с искровым зажиганием, последние являются и будут в ближайшее время одними из наиболее распространенных на легковых автомобилях и мотоциклах. Поэтому разработка математической модели двигателя с принудительным зажиганием, исходящая из новых принципов математического описания процесса горения, теплообмена, диссоциации и других процессов и проведение исследований с использованием этой модели, представляется задачей актуальной.

Основная цель изучения какого-либо физического явления сводится к установлению зависимости между величинами, влияющими на протекание этого явления. Существует два направления в исследованиях: теоретическое и экспериментальное.

Строго говоря, при экспериментальном методе исследования выводы, сделанные на основании результатов опытов, справедливы только для тех условий, при которых они были получены (1,2]. Это обстоятельство является существенным недостатком рассматриваемого метода и приводит к известным затруднениям распространения результатов индивидуального опыта на другие явления, а тем более на процессы вновь создаваемых двигателей. Кроме того, экспериментальное решение многих вопросов затруднительно.

Особенностью теоретического направления является то, что его исходные позиции отличаются большой общностью, дающей основание для широкой постановки задачи в пределах целого класса явлений. Основной задачей в теории ДВС является синтезирование индикаторной диаграммы двигателя [36]. При этом определилось два основных направления. Одно из них основано на предопределении функции тепловыделения с использованием полуэмпирических уравнений (Пугачев Б.П., Семенов Б.Н., Гончар Б.М.). За последние тридцать лет наибольшее распространение в нашей стране и за рубежом получило полуэмпирическое кинетическое уравнение выгорания И.И.Вибе [7,8].

Второе направление основано на моделировании процесса горения, результатом которого является функция тепловыделения.

Основоположником аналитических методов следует считать В.И. Гри-невицкого, который впервые изложил основы теории двигателей и предложил метод теплового расчета, не потерявший актуальности и в наши дни. В настоящее время он широко используется как в практике расчета ДВС, так и в учебном процессе. Дальнейшее развитие метод В.И. Гриневицкого получил в трудах Н.Р.Брилинга, Е.К.Мазинга, А.С.Орлина и других ученых. За последние годы было проведено много серьезных исследований, нашедших свое отражение в работах Д.Н.Вырубова, Г.Г.Калиша, Т.М. Мелькумова, Ю.А.Степанова, И.М.Ленина, В.П.Калабина, М.М.Чурсина, А.И.Толстого,

A.Д.Чаромского, В.В.Уварова, М.М.Масленникова, Н.В.Иноземцева,

B.Ю.Гиттиса и др., что, несомненно, способствовало дальнейшему развитию и дополнению указанного метода расчета [9-14].

Наиболее выдающиеся аналитические результаты в теории двигателей по праву связаны с именем академика Б.С.Стечкина [15-18], который разработал инженерный приближенный метод построения и анализа характеристик тепловыделения и показателей действительного рабочего процесса.

Процессы горения уже с момента появления двигателя стали предметом непрерывных исследований [19-25]. Эти исследования ведутся во многих направлениях, и их актуальность непрерывно возрастает.

В трудах многих ученых высказаны идеи о применении химической кинетики для изучения процессов воспламенения и сгорания в двигателях, построена рациональная теория распространения пламени, разработан комплекс вопросов химической кинетики и гидродинамики, теплопередачи и диффузии [26-29]. Теория горения в современном ее состоянии дает только качественные направления этим работам |30-34]. Вместе с тем сравнительно недавно проведен ряд новых исследований самого рабочего процесса и указаны пути его усовершенствования [35-37].

Несомненно, модели второго направления более перспективны. Однако необходимо отметить, что получение аналитического решения зачастую проблематично, поскольку при решении общих дифференциальных уравнений возникают большие трудности^ которые порой не могут быть преодолены средствами современной математики.

Таким образом, из сопоставления двух указанных методов следует, что в каждом из них содержатся сильные и слабые стороны. Естественно, что в синтезе сильных сторон теоретического и экспериментального методов и нужно усматривать наиболее универсальный метод исследования явлений. Таким действенным инструментом к решению многих практических задач является метод математического моделирования, основанный на описании физической сущности изучаемого явления. Важным преимуществом численных моделей является их гибкость и возможность постановки и решения на их основе той или иной задачи оптимизации рабочего процесса, а также возможность создания системы автоматизированного проектирования двигателя, центральным элементом которой является математическая модель его рабочего процесса.

Моделированию процессов горения в двигателе с искровым зажиганием посвящены работы И.О.Лернера, Ramaswamy и Gupta, А.С.Куценко, монографии Р.М.Петриченко и В.В.Оносовского, [38-41]. Одна из наиболее полных математических моделей цроцесса горения в двигателе с искровым зажиганием предложена Н.П.Третьяковым [42-44].

Предлагаемые этими авторами численные модели рабочих процессов позволяют учесть реальные факторы: изменение состава рабочего, изменения теплофизических характеристик смеси в зависимости от температуры, теплопередачу от рабочего вещества к элементам конструкции двигателя и ряд других факторов. Однако следует заметить, что предлагаемые численные модели рабочих процессов носят частный характер и не позволяют использовать алгоритмы и программы для широкого класса двигателей, различных топливных композиций и форм камер сгорания.

Обычно динамика процесса горения в двигателе с искровым зажиганием описывается уравнениями, основанными на объемном законе выгорания [7,8,45-47], при этом, рассматривается гипотеза, что в цилиндре происходит мгновенное перемешивание свежего заряда и прореагировавшей смеси. Таким образом процессы в цилиндре двигателя описываются однозонной моделью, Такой подход определяется сравнительной простотой численного решения исходных уравнений. Однако одномерное описание сложных пространственных процессов внутри цилиндра поршневых двигателей может быть использовано лишь для вполне определенного круга задач, когда принятое приближение не дает существенных искажений картины реального процесса. В ряде случаев это требование не выполняется, и для получения приемлемой точности решения необходимо использовать более сложные модели. Реальные процессы горения в двигателе могут быть описаны только в рамках многозонных моделей, когда учет всех протекающих физико-химических процессов чрезвычайно затруднен. Двухзонные модели сгорания применяются в кинетических и динамических задачах процессов горения сравнительно недавно. Известные случаи описания рабочих процессов в двигателе с искровым зажиганием в рамках многозонных моделей весьма редки [39,41,48].

Все сказанное позволяет сделать вывод, что в настоящее время работы по дальнейшему совершенствованию численных методов исследования рабочих процессов двигателей цриобретают еще большую актуальность. Существующие математические модели и аналитические методы исследования рабочих процессов ДВС с искровым зажиганием не отвечают возросшим современным требованиям. Основные параметры состояния рабочего тела -давление, температура, состав - являются исходными данными для дальнейших расчетов двигателя на прочность, термонапряженность, надежность. Упрощенное описание физико-химических процессов в двигателях не позволяет исследователям решать широкий круг экологических, экономических и технических задач, связанных с дальнейшим совершенствованием ДВС. Поэтому построение адекватных физических моделей двигателя с принудительным воспламенением и исследования на их основе по-прежнему являются задачами актуальными.

Представляет значительный практический интерес исследование влияния формы и поверхности пламени при сгорании гомогенных горючих смесей в двигателях на динамику процессов: скорость превращения вещества, скорость нарастания давления, распределение скоростей газа и т.д. Широкие и вместе с тем последовательные вариации площади пламени, имитирующие широкий круг реальных процессов дают модельные одномерные пламена.

Цель данной работы состоит в разработке и построении универсальной математической модели процесса горения смеси в ДВС с искровым зажиганием с позиции современной теории горения, учитывающей распространение пламени и его гашение во времени и пространстве, протекание процессов теплообмена и проведении на ее основе численных исследований рабочего процесса.

Для этого решаются следующие задачи:

1) Разработка методики расчета фронтального горения смеси на основе фундаментальной теории горения газа в замкнутом переменном объеме цилиндра ДВС в рамках двухзонной модели;

2) Проведение численного эксперимента по выявлению возможностей использования методики при подборе регулировочных и режимных параметров и конструктивных факторов еще на стадии проектирования двигателя;

3) Уточнение методики для учета процессов теплообмена каждой зоны рабочего тела с поверхностями, ограничивающими камеру сгорания, с разделением потоков тепла на конвективную и радиационную составляющие;

4) Рассмотрение общих свойств и особенностей динамики сгорания газа в ДВС при различных законах изменения поверхности пламени;

5) Практическое применение построенной модели в решении задач создания газового двигателя 1Г6 производства ОАО ХК «Барнаултрансмаш» на базе дизеля;

6) Сравнение результатов моделирования процесса сгорания в двигателе по разработанной методике с традиционными однозонными моделями;

7) Оценка значений коэффициентов турбулизации пламени и влияние на него формы камеры сгорания на основании численных исследований.

Научная новизна работы заключается в разработке метода математического моделирования процессов горения топливно-воздушной смеси в ДВС с искровым зажиганием, отличающегося следующими особенностями:

- метод раскрывает физическую сущность процесса в рамках двухзонной модели фронтального горения, позволяет получить высокую точность описания сложных пространственных процессов внутри, цилиндра и дает возможность исследовать развитие процесса горения во времени и пространстве в камерах сгорания различных геометрий;

- метод позволяет получить характеристику тепловыделения, при этом функция выгорания топлива обусловлена массовой скоростью фронтального горения заряда;

- потоки тепла через каждую из поверхностей, ограничивающих объем камеры сгорания реальной формы определяются отдельно от зон продуктов сгорания и свежей смеси, имеющих различные температуры;

- показано, что при упрощенной постановке задачи горение смеси в замкнутом объеме цилиндра может быть с достаточной точностью описано с помощью комбинации одномерных модельных пламен.

Практическая ценность. Построенная математическая модель позволяет в полной мере учесть множество реальных факторов, при этом отпадает необходимость в применении различного рода эмпирических величин. Это дает возможность проводить предварительную оптимизацию режимных, регулировочных и конструктивных параметров двигателя на этапе проектирования и быстро анализировать влияние этих изменений на оценочные показатели работы двигателя, сокращает объем дорогостоящих и трудоемких экспериментальных исследований. Предлагаемая модель ориентирована на двигатели с внешним смесеобразованием, однако, с соответствующей модификацией она может быть использована также применительно к дизельным двигателям.

В диссертационной работе приводится материал, необходимый для разработки программного обеспечения расчетов процессов горения и теплообмена в ДВС с искровым зажиганием.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы.

Основные результаты работы состоят в следующем:

1.Построена математическая модель расчета процесса горения топлив-но-воздущной смеси в двигателях с искровым зажиганием, которая обладает универсальностью и отличается следующими особенностями: а) процесс фронтального горения смеси рассматривается в строгой физико-математической постановке в рамках двухзонной модели; б) процесс описывается во времени и пространстве как распространение турбулизированной волны дефлаграции в сферических сечениях камеры сгорания произвольной геометрии; в) количество теплоты, отведенной через каждую из ограничивающих поверхностей, определяется по двум зонам рабочего тела, имеющим различную температуру, с разделением потока по конвективной и радиационной составляющей.

2. Реализован новый метод получения характеристик тепловыделения, базирующийся на современных представлениях о механизме процесса сгорания в двигателях с искровым зажиганием, в котором функция тепловыделения обусловлена массовой скоростью фронтального горения заряда.

3. На основе базовой двухзонной модели (учитывающей реальную геометрию камеры сгорания) проведены численные исследования влияния на развитие процесса горения в двигателе различных параметров (таких, как угол опережения зажигания, частота вращения коленчатого вала и степень сжатия), подтверждающие качественное его соответствие процессу в реальном двигателе.

4. Показано существенное влияние формы камеры сгорания и положение точки зажигания на динамику процесса горения и индикаторные показатели цикла, так из трех рассмотренных геометрий наиболее эффективной является камера с плоским поршнем и симметричным расположением точки зажигания.

5. Разработана универсальная математическая модель, учитывающая процессы теплообмена в рамках двухзонной модели горения смеси, при этом исследования показали следующее: а) при учете разделения тепловых потерь на конвективную и радиационную составляющие подтверждается факт несущественного влияния радиационного теплообмена (порядка 2-3% от общих потерь); б) оценка количества теплоты, отведенной при конвективном теплообмене через каждую из ограничивающих поверхностей для различных камер сгорания, показывает, что в симметричной камере сгорания с точкой зажигания на оси тепловые потоки распределены равномерно. Смещение точки зажигания или изменение конфигурации камеры приводит к перераспределению тепловых потоков и увеличению потерь тепла конвекцией через поверхность головки цилиндра примерно в два раза; в) при численном исследовании влияния формы камеры сгорания на конвективный теплообмен и индикаторный КПД двигателя при различных параметрах процесса показано, что симметричная камера имеет наибольшие потери и наибольший КПД одновременно, для клиновидной камеры и удаленной точки зажигания от оси с уменьшением потерь на 30-40% КПД уменьшается на 10-20%. Кажущееся противоречие между КПД и теплопоте-рями объясняется изменением длительности процесса сгорания смеси (через коэффициент дн).

6. Проведены численные исследования особенностей динамики сгорания смеси в ДВС с искровым зажиганием при различных законах изменения поверхности пламени, задаваемых полным набором одномерных пламен. Установлено, что горение смеси в двигателе может быть весьма хорошо описано цилиндрическим расходящимся пламенем, которое в определенный момент сменяется цилиндрическим сходящимся (особенно при малых углах опережения зажигания).

7. Сравнение результатов численных и экспериментальных исследований показало, что предложенная математическая модель позволяет проводить численные исследования процессов сгорания в ДВС с искровым зажиганием. Проверка адекватности модели реальным процессам осуществлялась по зависимости давления от угла п.к.в. и индикаторным показателям. Среднеквадратичные отклонения текущего давления составляют 0,04-0,08 МПа. Сходимость по среднему индикаторному давлению Pt и индикаторному КПД T]i составила - 2-5%, по максимальному давлению Р2-1,5 - 2%.

8. Сравнение результатов расчетов по разработанной методике с традиционными методами расчета, основанными на задании эмпирической характеристики выгорания топлива, показало, что по параметрам Pi,77, ,PZ результаты достаточно близки и для определения названных показателей оправдано применение традиционных методик.

В то же время, показано значительное расхождение при определении текущей температуры рабочего тела и скорости нарастания давления dp fdç. Так, температура в однозонной модели в первой половине процесса оказывается более чем на 15000К ниже температуры в зоне продуктов сгорания. Максимальное значение dpjdcp в двухзонной модели существенно ниже, что характеризует сгорание как менее «жесткое».

Отмеченное обстоятельство позволяет рекомендовать разработанную методику для решения задач, связанных с необходимостью определения точной температуры отдельных частей рабочего тела, например при анализе процессов локального теплообмена, расчета равновесного состава, при решении задач предпламенного самовоспламенения и детонации.

9. Даны оценки значений коэффициентов турбулизации пламени для камер сгорания различной геометрии, позволяющие учесть дополнительную

159 турбулентность, создаваемую конструктивными элементами камер сгорания. Так, для симметричной камеры сгорания он составляет 8,0- 8,5, а для камер, имеющих вытеснители он выше и равен 8,5-9. Полученные данные позволяют решать задачу оптимизации формы камеры сгорания и рекомендовать камеру, выполненную в поршне как более эффективную.

10. Предложенная в работе математическая модель внедрена на ОАО ХК «Барнаултрансмаш». Проведенные численные исследования и анализ конструктивных особенностей камеры сгорания газового двигателя 1Г6 позволили сделать рекомендации по выбору формы камеры сгорания.

Заключение

1. ВоиновА.Н. Экспериментальное исследование детонации в двигателях// Сгорание в транспортных поршневых двигателях. М.: Изд-во АН СССР, 1951.С.212-239.

2. Экспериментальное исследование работы ДВС с искровым зажиганием на биогазе // РЖ. Двигатели внутреннего сгорания. 1990. № 5, шифр 5.39.450.

3. Маслов Ю.Н., Любимов Т.И. Использование второго закона термодинамики для расчета индикаторной диаграммы ДВС//Двигател естроение.- 1988.-№6-с.8-10

4. Индикаторная диаграмма, динамика тепловыделения и рабочий цикл быстроходного поршневого двигателя. Стечкин Б.С., Генкин К.И. и др. -М.:Изд-во АН СССР, 1960.-199с.

5. Семенов Б.Н., Матиевский Д.Д., Нечаев JI.B. Исследование динамики тепловыделения в камере сгорания типа ЦНИДИ при различных условиях работы дизеля /В кн. Двигателе внутреннего сгорания: ЦНИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1972,-ВЫП.22.- С. 13-19.

6. Матиевский Д.Д. Использование уравнения связи индикаторного КПД с характеристиками подвода и отвода тепла при анализе и синтезе индикаторной диа-граммы//Двигателестроение.- 1979.-№11-е. 12-14.

7. Вибе И.И. Новое о рабочем цикле двигателей. Скорость сгорания и рабочий цикл двигателя. Москва-Свердловск, Машгиз, 1962. С.272.

8. ВибеИ.И. Теория двигателей внутреннего сгорания: Конспект лекций. Челябинск: Изд-во Челябинск, политехи. ин-та,1974. 252 с.

9. Ленин И.М: Теория автомобильных двигателей, Машгиз, 1958. С. 24?

10. Ю.Брилинг Н.Р., Вихерт М.М., Гутерман И.И. Быстроходные дизели. М., Машгиз,1951. С. 183

11. Индикаторная диаграмма, динамика тепловыделения и рабочий цикл быстроходного поршневого двигателя / Стечкин Б.С., Генкин К.И. и'др.-М.: Изд-во АН СССР, 1960. С. 199.

12. Двигатели внутреннего сгорания. Теория поршневых и комбинированных двигателей / Д.Н. Вырубов, H.A. Иващенко, В.И. Ивин и др.; Под ред. АС. Орлина, М.Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1983. 372 с.

13. Теория двигателей внутреннего сгорания. Рабочие процессы / Под ред. Н.Х. Дьяченко. JL: Машиностроение, 1974. 552 с.

14. Генкин К.И. Газовые двигатели. М.: Машиностроение, 1977. 196 с.

15. Стечкин Б.С. Индикаторная диаграмма и процесс выделения тепла. -Сб. Сгорание и смесеобразование в дизелях. М., Изд-во АН СССР, 1960. С. 73 ~31

16. Стечкин Б.С. О коэффициенте полезного действия идеального цикла быстрого сгорания при конечной скорости процесса выделения тепла. Изв. АН СССР, Энергетика и автоматика, 1961,4,№6. с.ъг-зя

17. Стечкин Б.С. Об индикаторном к.п.д. двигателя внутреннего сгорания. Сб. Трудов Лаборатории нейтрализации и проблем автомобилей и тракторов (ЛАНЭ). М„ Знание, 1969. С. 41-49

18. Воинов А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. М.: Машиностроение, 1977. 278 с.

19. Генкин К.И. Рабочий процесс и сгорание в двигателях с искровым зажиганием // Сгорание в транспортных поршневым двигателях. М.: Изд-во АН СССР, 1951. С. 102-133.

20. Сороко-Новицкий В.И. Аналитический расчет процесса сгорания в двигателях с искровым зажиганием // Сгорание в транспортных поршневых двигателях. М.: Изд-во АН СССР, 1951. С. 78-101.

21. Иноземцев Н.В., Кошкин В.К. Процессы сгорания в двигателях. М., Машгиз, 1949. С. 14?

22. Генкин К.И. , Хазанов З.С. Исследование механизма сгорания в двигателе.- В кн.: Горение и взрыв. Материалы III Всесоюзного симпозиума по горению и взрыву. М., Наука, 1972, с.409-415.

23. Бородач А.М. Особенности протекания сгорания вДВС при эксплуатации в условиях холодного климата//Двигателестроение.- 1990.-№1-с.46-48.

24. Быстроходные поршневые двигатели внутреннего сгорания / Дьяченко Н.Х., Дашков С.Н., Костин А.К, Мусатов B.C.- Л.: Машгиз, 1962. -с. 198

25. Семенов H.H. О некоторых проблемах химической кинетики и реакционной способности. М.: Изд-во АН СССР, 1958. М.: Изд-во АН СССР, 1958. 418 с.

26. КарповВ.П. Горение газообразных смесей в двигателях. М.: Машгиз, 1951.120 с.

27. Воинов А.Н., Четти В. Джанардан. Анализ воспламенения в дизеле с учетом влияния химико-кинетических и физических факторов // Изв. вузов» Машиностроение. 1970. № 4. С. 77-81.

28. Круглов М.Г. Термодинамика и газодинамика двухтактных двигателей внутреннего сгорания (процессы газообмена). М.: Машгиз, 1963. 198с.

29. Зельдович Я.Б., Воеводский В.В. Тепловой взрыв и распространение пламени в газах. М.: Изд-во Моск. механич. ин-та, 1947. 294 с.

30. Щетинков Е.С. Физика горения газов. М.: Наука, 1965. 740 с.

31. Соколик A.C., Карпов В.П., Семенов Е.С. О турбулентном горении газа // Физика горения и взрыва. 1967. Т. 3, № 1. С. 61-76.

32. Turbulent Flame Propagation and Acceleration in the Presence of Obstacles / I.O. Moen, M. Donato, R. Knystautas, J.H. Lee // Progress in Austronautics and Aeronautics. 1981. V. 75. P. 33-47.

33. Щелкин К.И., Трошкн Я.К. Газодинамика горения. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 253 с.

34. Жмудяк JI.M. Оптимизация рабочих процессов дизелей и нетрадиционных ДВС: Дис. докт. техн. наук. Новосибирск, Новосиб. эдектротехн. ин-т, 1993. С.20Í

35. Соколик A.C. Самовоспламенение, пламя и детонация в газах. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 428 с.

36. Соколик A.C. Основы теории нормального сгорания в двигателях с искровым зажиганием. В кн.: Сгорание в транспортных поршневых двигателях. М.: АН СССР, 1951, с.37-56.

37. Петриченко P.M., Оносовский В.В. Рабочие процессы поршневых машин. М.: Машиностроение, 1972.- 168с

38. Куценко A.C. Моделирование рабочих процессов двигателей внутреннего егорания. Киев: Наукова думка, 1988. 104 с.

39. Лернер М.О. Регулирование процесса горения в двигателях с искровым зажиганием. М,Наука, 1972, с.295.

40. Ramaswamy М.С., Gupta М.С. Some aspects of flame quanching in a spark ignition engme//Frchiwum Termodinamiki i Spalania. 1979. V. 18,№ p.405-418

41. Третьяков Н.П., Егоров A.A. Исследование влияния режима работы двигателя с искровым зажиганием на процесс сгорания. Автомбильная промышленность №9, 1977. С 7-9.

42. Третьяков Н.П. Метод математического моделирования процесса сгорания в двигателях с искровым зажиганием. Автомобильная промышленность №7, 1983. С 7-9.

43. Третьяков Н.П. Комплекс методов аналитического решения исследования основных процессов автомобильных карбюраторных двигателей: Автореферат дис. . докт. техн. наук. М., Моск. автомех. ин-т, 1982. 39 с.

44. Петриченко P.M. Физические основы внутрицилиндровых процессов в двигателях внутреннего сгорания: Учебное пособие. Л.: Изд-во Ленингр. Ун-та, 1983. 244 с.

45. Чудаков Е.А. Основные проблемы сгорания топлива в автотракторных двигателях // Сгорание в транспортных поршневых двигателях. М.: Изд-во АН СССР, 1951. С. 102-133.

46. Moses Е., Yarin A.L., Bar-Yoseph P. On Knocking Prediction in Spark Ignition Engines //Combust. Flame. 1995. V. 101. P. 239-261.

47. Розенблит Г.Б. Теплопередача в дизелях. -М.: Машиностроение, 1977. -215с.

48. Синицин В.А. Аналитические методы исследования теплообмена в ДВС: Учебное пособие /Алт.гос.техн.ун-т.- Барнаул: Изд-во АлтГту им. И.И.Ползунова, 1993.-69с.

49. Костин А.К., Ларионов В.В, Михайлов Л.И. Теплонапряженностъ двигателейвнутреннего сгорания.- Л.Машиностроение, 1979. -222с.

50. Петриченко P.M., Петриченко М.Р. Конвективный теплообмен в поршневых машинах. Л.: Машиностроение, 1979. 232 с.

51. Петриченко P.M., Батурин С.А., Исаков Ю.Н. Элементы системы автоматизированного проектирования ДВС: алгоритмы прикладных программ. Л.: Машиностроение, 1990. 328 с.

52. Костров A.B., Шапошников Б.В. Исследование теплоотдачи от газов при работе автомобильного карбюраторного двигателя на принудительном холостом ходу.//Автомобильная промышленность 1972. №2 с 11-13.

53. Костров A.B. Применение теории подобия для оценки конвективного теплообмена в карбюраторных двигателях.//Автомобильная промышленность 1972. №3 с 11-12.

54. Костров A.B. Зависимость коэффициента конвективной теплоотдачи в карбюраторных автомобильных двигателях от геометрических размеров цилиндра.//Автомобильная промышленность 1971. №8 с 2-4

55. Surzhikov S.T. Four-component numerical simulation model of radiative convective interaction in large-scale oxygen-hydrogen turbulent fire balls //ASME HTD. 1996.V. 335.p.401-412.

56. Суржиков C.T. Тепловое излучение крупно-масштабных кослородно-водородных огневых шаров. Анализ проблемы и основные результаты // Теплофизика высоких температур. 1997.Т.35,№ З.с.416-423.

57. Суржиков С.Т. Вычислительный эксперимент в построении радиационных моделей механики излучающего газа. М.:Наука, 1992. С. 164

58. Modest M.F/ Radiative Heat Transfer. New York: McGraw-Hill, 1993. P 236

59. Ермаков C.M., Михайлов Г.А. Статистическое моделирование. М.: Наука, 1982.

60. Батурин С.А, Синицин В.А. Математическое моделирование лучистого теплообмена в дизелях//Двигателестроение.- 1982.-№6. С. 15-18.

61. Суринов Ю.А. Об итерационно-зональном методе исследования и расчета теплообмена в поглощающей и рассеивающей среде.//Изв.СЩ АН СССР,-1978.-Вып.2.-№8.-с. 106-125.

62. Рикардо Г.Р. Быстроходные двигатели внутреннего сгорания. М.:Машгиз, 1960,1. С.412.

63. R. Janewoy. Combustion control by cylinder-head design.- SAE Trans, 1964,c.72.

64. A.Taub. Method and machine for avoiding combustion. Chamber calculation.- SAE J., 1935, c.36.

65. ATaub. What about the engine.- SAE Trans, 1939,c.44.

66. Сухарева Л.С. Влияние формы камеры сгорания на протекание рабочего процесса карбюраторного двигателя. Канд. Дисс. Московский авто дор. Ин-т, 1965.

67. Ильина М.А., Матиевский Д.Д., Сеначин П.К., Свердлов М.Ю. Новый подход к проблеме моделирования сгорания смеси в ДВС с искровым зажиганием. Пол-зуновский альманах. 1999. №2. с. 101-110

68. Ильина М.А., Сеначин П.К., Свердлов М.Ю. Физико-химические основы динамики горения смеси в ДВС с искровым зажиганием, с камерами сгорания, созданными на основе новых методов материаловедения Вестник АлтГТУ им. И.И. Ползунова, 1999. №2. с.38.

69. Новиков И.И., Боришанский AM. Теория подобия в термодинамике и теплопередаче. М.: Атомиздат, 1979. 184 с.

70. Седов Л.И. Методы подобия и размерностей в механике. М.: Наука, 1981. 448 с.

71. Кутателадзе С.С. Анализ подобия в теплофизике. Новосибирск: Наука, 1982. 280 с.

72. Бабкин B.C., Кононенко Ю.Г. Горение газа в закрытых системах переменного объема // Физика горения и взрыва. 1985. Т. 21, № 6. С. 43-50.

73. Бабкин B.C., Бабушок В.И., Суюшев В.А. Динамика турбулентного сгорания газа в замкнутом объеме // Физика горения и взрыва. 1977. Т. 13, № 3. С. 354-358.

74. Сеначин П. К. Динамические режимы самовоспламенения и распространения пламени в замкнутых объемах / Дисс. . канд. физ.-мат. наук. Новосибирск: Институт химической кинеткики и горения, 1987. с.241

75. Сеначин П. К. Моделирование процессов самовоспламенения и горения в ограниченных объемах и двигателях внутреннего сгорания / Дисс. . докт. техн. наук. Барнаул: Алтайский государственный технический университет им И. И. Ползунова, 1998. 396 с.

76. Сеначин П.К., Бабкин B.C., Матиевский Д.Д. Теория внутреннего взрыва: Учебное пособие/ Под рел. Сеначина П.К. Барнаул: Изд-во АлтГту им. И.И.Ползунова, 1977.124с.

77. Бухман C.B., Сеначин П.К., Утемесов М.А., Чертищев В.В. Прикладные вопросы физики горения: Учебное пособие / Под ред. М.А. Утемесова. Барнаул: Изд-во Алт. гос. ун-та, 1989. 102 е.

78. Математическая теория горения и взрыва / Я.Б. Зельдович, Г.И. Баренблатг, В.Б. Либрович, Г.И. Махвиладзе. М.: Наука, 1980. 478 с.

79. Зельдович Я.Б. Теория горения и детонации газов. M.-JL: Изд-во АН СССР, 1944.71 с.

80. Зельдович Я.Б., Франк-Каменецкий Д.А. Теория теплового распространения пламени//ЖФХ. 1938. Т. 12, № 1. С. 100-105.

81. Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя и взрывы в газах. М.: ИЛ, 1948. 447 е.; 2-е изд. М.: Мир, 1968. 592 с.

82. Вильяме Ф. А. Теория горения/ Пер. с англ. С. С. Новикова и Ю. С. Рязанцева. М.: Наука, 1971,-616 с.

83. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Изд-во АН СССР, 1947; 2-е изд. М.: Наука, 1967. 491 с.

84. ИостВ. Взрывы и горение в газах. М.: ИЛ, 1952. 688 с.

85. Fiock E.F., Marvin C.F. The Measurement of Flame Speeds // Chem. Rev. 1937. V. 21, N3. P. 367-387.

86. Fiock E.F., Marvin C.F., Galdwell J.F.R., Roeder C.H. Flame Speeds and Energy Consideration for Explosions in Sherical Bomb / NACA. Report N 682. Wash. 1940. 20 p.

87. Бабкин В. С., Кононенко Ю. Г. Уравнения для определения нормальной скорости пламени в сферической бомбе постоянного объема // Физика горения и взрыва. 1967. Т. 3, № 2. С. 268-275.

88. Бабкин В. С., Кононенко Ю. Г. Анализ уравнений для определения нормальнойскорости пламени методом бомбы постоянного объема // Физика горения и взрыва. 1969. Т. 5, № 1. С. 84-93.

89. Бабкин В. С., Вьюн А. В., Козаченко Л. С. Определение нормальной скорости пламени по записи давления в бомбе постоянного объема // Физика горения и взрыва. 1967. Т. 3, № 3. С. 362-370.

90. Карпов В.П., Северин Е.С. Турбулентные скорости выгорания газовых смесей для описания сгорания в двигателях // Горение гетерогенных и газовых систем. Черноголовка: Изд-во Отдел. ИХФ АН СССР, 1977. С. 74-76.

91. Карпов В.П., Соколик A.C. О влиянии давления на скорость ламинарного и турбулентного горения // Докл. АН СССР. 1960. Т. 132, № 6. С. 1341-1343.

92. Бабкин B.C., Бабушок В.И., Суюшев В.А. Динамика турбулентного сгорания газа в замкнутом объеме // Физика горения и взрыва. 1977. Т. 13, № 3. С. 354-358.

93. Бредли Д. Проблемы математического моделирования турбулентных пламен // Структура газофазных пламен. Часть I / Под ред. В.К. Баева. Новосибирск: Изд-во ИТПМ СО РАН, 1984. С. 51-53

94. Козаченко.С. О методах измерений турбулентной скорости распространения пламени // ПМТФ. 1961. Т. 3. С. 1?3~ 1??

95. Beretta G.P., Rashidi M. and Keck J.C. Turbulent Flame Propagation and Combustion in Spark Ignition Engines // Combust. Flame. 1983. V. 52. P. 217-245.

96. Бабкин B.C., Сеначин П.К., Крахтинова Т.В. Особенности динамики сгорания газа в закрытых сосудах при разных законах изменения поверхности пламени // Физика горения и взрыва. 1982. Т. 18, № 6. С. 14-20.

97. Бабкин B.C., Бабушок В.И., Сеначин П.К. Моделирование динамики взрыва газа в закрытых сосудах // Archivum Combustionis. 1982. V. 2, N 3/4. P. 227-241.

98. Самарский А. А., Гулин А. В. Численные методы.- М.: Наука, 1989.- 432 с.

99. Бахвалов Н. С. Численные методы.- М.: Наука, 1973.- 631 с.

100. Березин И.С., Жидков Н.П. Методы вычислений. Т. 1, 2. М.: Физматгиз, 1962, с.246.

101. Янке Е., Эмде Ф., Леш Ф. Специальные функции. Формулы, графики, таблицы. Пер. с нем. М.: Наука, 1977. 344 с.

102. Справочник по специальным функциям / Под ред. М Абрамовича и И. Сти-ган. Пер. с англ. М.: Наука, 1979. 832 с.

103. Современные численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений ред. Дж.Холл, Дж. Уатг/ под ред. А.Д.Горбунова. -М.:Мир,1979.-312с.

104. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация: Пер. с англ. -М.:Мир, 1986.-318с.

105. Введение в численные методы. Самарский А.А.-М.: Наука. Главнвя редакция физико-математической литературы, 1982.-c.272

106. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. М.: Энергия, 1974. 448 с.

107. Сеначин П.К. Динамические режимы самовоспламенения и распространения пламени в замкнутых объемах: Дис. . канд. физ.-мат. наук. Новосибирск, Ин-т ХКиГ СО АН СССР, 1987. 235 с. ГР № 79073312, инв. № 04.8.80001149 ВНТИЦ.

108. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. Новосибирск: Наука, 1970. 659 е.; 5-е изд. М.: Атомиздат, 1979. 416 с.

109. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел A.C. Теплопередача. М.: Энергоиздат, 1981.417 с.

110. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М. Энергия, 1977. 344 с.

111. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1990. 368 с.

112. Дорфман А.Ш. Теплообмен при обтекании неизотермических тел. М.: Машиностроение, 1982. 192 с.

113. Романков П.Г., Фролов В.Ф. Теплообменные процессы химической технологии. Л.: Химия, 1982. 288 с.

114. Ильина М.А., Свердлов М.Ю.,Матиевский Д.Д., Сеначин П.К. Моделирование процессов горения и теплообмена в ДВС с искровым зажиганием с учетом формы камеры сгорания. Вестник АлтГТУ им. И.И. Ползунова, 2000. № 2. с.44.

115. Мигай В.К. Моделирование теплообменного энергетического оборудования.

116. Л.: Энергоатомиздат, 1987. 264 с.

117. Лыков А.В. Тепломассообмен: Справочник. М.: Энергия, 1978. 480 с.

118. Рубцов Н.А. Теплообмен излучением. Теплообмен в излучающих системах с диатермической средой. Новосибирск: Изд-во НГУ, 1977. 87 е.; Теплообмен излучением. Теплообмен в системах с излучающей и ослабляющей средой. Новосибирск: Изд-во НГУ, 1980. 93 с.

119. Блох А.Г. Теплообмен в топках паровых котлов. Л.: Энергоатомиздат, 1984. С.341

120. Блох А.Г., Журавлева Ю.А., Рыжков Л.Н. Теплообмен излучением: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991. 432 с.

121. Viskanta R., Menguc М.Р. Radiation heat transfer in combustion system // Prog. Energy Combust. Sci.1987. V.13.p. 97-160.

122. Ильина М.А, Сеначин П.К., Свердлов М.Ю. Моделирование конвективного и радиационного теплообмена в ДВС с искровым зажиганием. Проблемы гидродинамики и тепломассообмена: Сб. Научн. ст./Под ред. А.М. Сагалакова. Барнаул: Изд-во Алт. Ун-та, 1999. с.73-80.

123. Синицын В.А. Физические условия и математическое моделирование локального теплообмена в ДВС: Дис. . докт. техн. наук. Барнаул, Алт. гос. техн. ун-т, 1995. 380 с.

124. Зуев А. А. Исследование степени черноты тепловоспринимающих поверхностей камеры сгорания в двигателях внутреннего сгорания: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 1993. 31 с.

125. Зуев А.А. Экспериментальное определение локальной степени черноты деталей ЦПГ дизелей: Межвуз. Сб. Научн. тр.-Барнаул, 1991.-C.94-101.

126. Латыев Л.Н., Петров В.А., Чеховский В.Я., Шестаков Е.Н. Излучательные свойства твердых материалов: Справочник / Под общ. ред. А.Е. Шейдлина. М.: Энергия, 1974. 472 с.

127. Волков А.Н. Экспериментальное определение степени черноты поверхностей, образующих полость цилиндра автомобильного двитгателя. В кн.: Технические науки. -Алма Ата, 1969.-C.91-94.

128. Махвиладзе Г.М., Роберте Дж.П., Якуш С.Е. Огненный шар при горении выбросов углеводородного топлива. И. Структура и динамика подъема // Физика горения и взрыва. 1999.Т.35,№4 с. 12-23.

129. Felske J.D., Charalampopoulos Т.Т. Grey gas weighting coefficients for arbitrary gas-soot mixtures // Intern. J. Heat and Mass Transfer. 1982.V.25, № 12.p. 1849-1855.

130. Костин A.K., Ларионов B.B., Михайлов Л.И. Теплонапряженность двигателей внутреннего сгорания. Л Машиностроение, 1979, -с.222.

131. Теплообмен в двигателях и теплонапряженность их деталей / Дьяченко Н.Х., Дашков С.Н., Костин А.К, Батурин М.М.- Л.: Машиностроение, 1969. -с.248

132. Костров А.В., Крылов О.В. Аналитический расчет температурного поля днища поршня карбюраторного двигателя// Автомобильная промышленность.-1971.-№10-с. 1-4.

133. Синельников Н.И. Анализ экономичности двигателя по балансу потерь КПД .ТудыМАДИ, 1975.-вып. 96.-C.51-55

134. Матиевский Д.Д. Метод анализа индикаторного КПД рабочего цикла двига-теля//Двигателестроение.- 1984.-№6-с.7-11.

135. Моделирование взрыва газа в бомбе постоянного объема с учетом равновесного состава продуктов горения / Жгутова В.И., Свердлов М.Ю., Сеначин П.К., Матиевский Д.Д. // Вестник АлтГТУ им И.И.Ползунова. 1999 № 2.с. 127-136.

136. Ср иСу -мольные теплоемкости1. В диаметр поршня1. Вр динамический параметр- площадь сечения поршняу поверхность фронта пламени

137. Р1 эффективная поверхность турбулентного пламениэффективная поверхность ламинарного пламениг) относительная площадь поверхности пламени1. Ое расход газа1. Я высота камеры сгорания

138. Зам. главного конструктора, ОАО ХК "Барнаултрансмаш"1. В.М, Шептунов