Расчёт процесса теплоотдачи в дизельном двигателе типа Д-100 с использованием известных α-формул

Abstract

При разработке конструкций альтернативных поршней для двигателей типа Д100 авторы настоящего исследования столкнулись с проблемой моделирования тепловых граничных условий, которые непосредственно связаны с конкретным рабочим процессом. В работе проведено моделирование рабочего процесса 2х-тактного дизеля со встречно движущимися поршнями для анализа влияния применяемых для расчета различных формул коэффициента теплоотдачи (α-формул) на тепловой баланс двигателя. Проанализировано девять α-формул известных авторов для номинального и частичных режимов. Моделирование показало, что при применении известных α-формул с оригинальными коэффициентами средняя по циклу теплоотдача в стенки на номинальном режиме составляет от 1,4 до 13%, т. е. отличается практически в 10 раз. Кроме того, все значения средней теплоотдачи занижены. Показано, что любую из рассмотренных формул можно модифицировать для применения к исследуемому двигателю путем изменения одного из входящих коэффициентов, что требует соответствующих экспериментальных данных. Приняв потерю тепла в стенки, равную 20%, авторы получили для каждой из α-формул один из коэффициентов, удовлетворяющих принятому условию. Сравнение с имеющимися экспериментальными данными, полученными для данного двигателя Г. Б. Розенблитом, показало, что для рассмотренного типа двигателя предпочтительно применение α-формулы, предложенной Р. З. Кавтарадзе и модифицированной по результатам эксперимента.

While the development of alternative pistons for D100-like engines, the authors of this paper have encountered the problem. It consists in modeling of the thermal boundary conditions, which are directly related to a specific working process. The simulation of the working process of a 2-stroke diesel engine with counter-moving pistons is discussed in this study aimed to analyze the effect of various formulas of the heat-transfer coefficient (α-formulas) used for calculating the thermal balance of the engine. The nine α-formulas by the well-known authors for nominal and partial regimes were analyzed. The simulation based on the known α-formulas with original coefficients gives the variation of the average heat transfer rate to the walls at the nominal mode equal to 1.4 to 13%. Thus, the result differs by almost 10 times. Moreover, all values of the average heat transfer are understated. It is shown that any of the considered formulas can be used for the mentioned engine type with minor modifications, i .e. changing one of the input coefficients. The coefficient can be obtained from the experimental data special treatment. The authors calculated the appropriate coefficients one for each α-formula assuming 20% heat loss to the cylinder wall. A comparison with the available experimental data showed that for the considered engine type, it is preferable to use the modified α-formula by R. Z. Kavtaradze.