Оценка скорости потока газов в системе поршень-цилиндр

Abstract

В современных условиях все более актуальным оказывается вопрос поиска оптимизационных решений работы судовых дизелей. К такому выводу можно прийти, если рассматривать тенденцию их развития с позиций оценки методов проектирования, технического и технологического совершенствования, а также характера исследований, проводимых в этом направлении. В особенности это свойственно теоретическим подходам, используемым в сложившихся методиках отображения цилиндровых термодинамических процессов. Большею частью здесь реализуются квазистатические подходы в описании характера изменения параметров, подразумевая, что эти процессы равновесны и обратимы во всем периоде их протекания. Однако, как это следует из результатов современных исследований, принимаемые допущения не в полной мере отображает реальные процессы и по этой причине их использование оказывается в определенной мере сдерживающим развитие дизелей фактором. В исследовании обращено внимание на возможность описания работы двигателей внутреннего сгорания с позиций газовой динамики, при условии оценки скорости потока газов, как фактора влияющего на эффективность термодинамических процессов. Установлена недостаточность информации в части учета потока газов при вынужденных возмущениях, свойственных работе дизеля, что привело к необходимости изготовления экспериментальной установки, позволившей выявить закономерности влияния перемещаемого в цилиндре поршня на характер изменения скорости потока газов. Предложен алгоритм расчета скорости потока газов посредством допущения о равенстве скорости распространения газов движущихся под воздействием избыточного давления и скорости высвобождения объема цилиндра движущимся поршнем, что позволило определять условно выделенную линию равновесия потока газов по скорости. Полученные в результате проведенного эксперимента данные, свидетельствуют о реальности сделанных допущений, а реализуемые в исследовании методы могут быть привнесены в методы анализа и расчета действующих дизелей.In the modern conditions the search for optimization solutions for the operation of marine diesel engines is becoming more and more topical. This conclusion may be reached when considered the tendency of their development from the standpoint of evaluating design methods, technical and technological improvement, and also the character of the findings conducted in that respect. Especially, it is common among the theoretical approaches used in the existing methods for showing cylinder thermodynamic processes. For the most part, quasistatic approaches are realized there in describing the nature of the change in parameters, implying that these processes are in equilibrium and reversible throughout the entire period of their course. However, as follows from the results of modern findings, the assumptions made do not fully reflect the real processes and for this reason their use is to a certain extent deterring the development of diesel engines by the factor. The study draws attention to the possibility of describing the operation of internal combustion engines from the viewpoint of gas dynamics, provided that the gas flow rate is estimated as a factor influencing the efficiency of thermodynamic processes. Insufficiency of information regarding accounting for the flow of gases in forced disturbances typical of diesel operation was established, which led to make an experimental setup that made it possible to reveal the regularities of the effect of the piston moved in the cylinder on the nature of the change in the gas flow rate. An algorithm is proposed for calculating the flow rate of gases by assuming that the velocity of propagation of gases moving under the influence of excess pressure and the rate of release of the cylinder volume by a moving piston is equal, which made it possible to determine the conditionally distinguished equilibrium line of the gas flow in terms of velocity. The data obtained as a result of the experience of the experiment are evidence of the reality of the assumptions made, and the methods imp; emented in the study can be introduced into methods for analyzing and calculating operating diesel engines.