Программный комплекс ДИЗЕЛЬ-2/4т Возможности и состав

ДИЗЕЛЬ-РК: новое поколение программ серии ДИЗЕЛЬ
Вход на страницу программы ДИЗЕЛЬ-РК

       Программный комплекс ДИЗЕЛЬ-2/4т, предназначен для математического моделирования и компьютерной оптимизации рабочих процессов 2 и 4-тактных ДВС с турбонаддувом. Программа позволяет проводить исследования:

• дизелей;
• бензиновых двигателей с искровым зажиганием, оборудованных карбюратором или системой впрыска;
• газовых двигателей с искровым зажиганием, в том числе форкамерных.

      Основные возможности программы ДИЗЕЛЬ-2/4т аналогичны широко известным программным продуктам BOOST (AVL), WAVE (Ricardo), GT-Power (Gamma Technoligies). Однако, кроме общепринятых, программа ДИЗЕЛЬ-2/4т имеет дополнительные, принципиально новые возможности, которые отсутствуют в других программах.

Математическая модель комбинированного ДВС

     В программном комплексе ДИЗЕЛЬ - 2/4т используется широкий набор расчетных методов для моделирования происходящих в двигателе сложных физических процессов. Полнота и детализация рассматриваемых физических явлений могут быть оценены специалистом по перечню исходных данных к программе.
    Ниже приведено краткое описание применяемых расчетных методов, а также результаты, которые эти методы позволяют получать. Выбор математических моделей обусловлен требованиями высокой точности результатов, быстродействия и универсальности. Причем последнее условие заставило отказаться от эмпирических уравнений, работающих в узких диапазонах и отдать предпочтение зачастую   трудоемким методам моделирующим физику процессов в ДВС.  Ряд расчетных методов разработан авторами проекта.

• Параметры газа в цилиндрах и коллекторах двигателя определяются путем пошагового решения системы разностных уравнений сохранения энергии, массы, а также уравнения состояния, записанных для открытых термодинамических систем. Учитывается зависимость свойств рабочего тела от состава и температуры. Метод разностных уравнений превосходит традиционные по точности и скорости в 5 раз.
  
  
• Для расчета сгорания в бензиновых и газовых двигателях , включая форкамерные, используется многозонная модель. Скорость тепловыделения может быть рассчитана как по методу Вибе, так и путем расчета движения сферического фронта пламени.
  
  
• Смесеобразование и сгорание в дизелях рассчитываются по методу профессора Разлейцева Н.Ф. Метод, в дальнейщем доработанный к.т.н. Кулешовым А.С., учитывает особенности характеристики впрыска и мелкость распыливания, динамику развития топливных струй, взаимодействие струй с воздушным вихрем и стенками , а также ориентацию струй в камере сгорания. Причем учитываются условия развития каждой топливной струи и образованных струями пристеночных потоков, а также их взаимодействие между собой. Разработанный Разлейцевым метод позволяет рассчитывать эмиссию сажи и эмиссию NOx в зависимости от условий смесеобразования и сгорания. Возможности программы позволяют оптимальным образом подобрать конфигурацию камеры сгорания, ориентацию топливных струй, диаметры и количество сопловых отверстий, интенсивность закрутки заряда, характеристику впрыска. Характеристика впрыска может быть импортирована из программы "ВПРЫСК".
  
  
• Математическая модель газообмена учитывает нестационарное течение газа в каналах, особенности конструкций 2 тактных ДВС, влияние соседних цилиндров и устройство преобразователя импульсов. Это позволяет проводить расчетную оптимизацию фаз газораспределения, а также определять наилучшую конфигурацию окон 2 тактных двигателей.
  
  
• Программа ДИЗЕЛЬ-2/4т позволяет рассчитывать граничные условия для программы расчета нестационарного течения газа в каналах сложной формы NSF-3.
  
  
• Теплообмен моделируется раздельно для разных поверхностей, температуры которых определяются путем решения задачи теплопроводности. Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке цилиндра определяется по формуле Вошни.
  
  
• Параметры турбин и компрессоров определяются либо газодинамическим расчетом течения в проточных частях лопаточных машин с учетом потерь в зависимости от режима течения, либо по напорным веткам их характеристик. Методика совместного расчета поршневого ДВС и агрегатов наддува на различных режимах позволяет прогнозировать скоростные, нагрузочные, высотные и другие характеристики комбинированных двигателей. Возможен подбор агрегатов наддува для обеспечения требуемых характеристик комбинированного двигателя.

Эмпирические коэффициенты, настройка программы

     Программный комплекс ДИЗЕЛЬ-2/4т позволяет проводить расчетные исследования рабочего процесса любых поршневых двигателей внутреннего сгорания. Использование в программе математических моделей отражающих сущность физических процессов происходящих в двигателе позволяет получить высокую точность результатов численного эксперимента. Опыт использования программного комплекса ДИЗЕЛЬ-2/4т применительно к двигателям разного размера и назначения показал, что программа позволяет проводить расчеты без предварительной настойки используемых коэффициентов на конкретный двигатель. Достаточно использовать настройки с близкого по размерам двигателя или настройки 'по умолчанию'.
      Для получения надежных расчетных результатов при поиске путей улучшения характеристик двигателя, снижения уровня эмиссии вредных веществ и т. п. целесообразно провести сопоставление расчетных данных с результатами измерений параметров двигателя в базовой конфигурации на нескольких режимах. По результатам сравнения, если это потребуется, можно провести дополнительную настройку некоторых эмпирических коэффициентов. Количество эмпирических коэффициентов не велико и они строго постоянны для любых режимов работы двигателя, и для любой его конфигурации.

Специальные возможности программного комплекса ДИЗЕЛЬ-2/4т

• Для оптимального выбора или уточнения сразу нескольких парметров ДВС, комплекс ДИЗЕЛЬ-2/4т имеет встроенную программу оптимизации параметров двигателя и его агрегатов наддува. Оптимизационные задачи формулируются пользователем по своему усмотрению. Пользователь выбирает и метод решения задачи. Библиотека поисковых процедур содержит 14 методов нелинейного программирования для многомерных задач и программу сканирования для 2 мерных оптимизационных задач.
  
  
• В состав программного комплекса включена программа визуализации процесса смесеобразования в дизеле "Fuel Jet Visualization", которая позволяет шаг за шагом по углу поворота вала двигателя проследить развитие топливных струй и их пристеночных потоков в камере сгорания с учетом переносного влияния вихря. При этом на графиках фиксируется количество топлива, попадающего в характерные зоны от каждой струи. Это позволяет таким образом выбирать направление топливных струй, чтобы они не мешали друг другу, и чтобы максимальное количество топлива попадало в зоны с наилучшми условиями для сгорания.
  
  
• Программный комплекс имеет дружественный пользовательский интерфейс, систему встроенной контекстной помощи, систему автоматического контроля входных данных, систему диагностики ошибок.

.

Удаленный доступ к программе ДИЗЕЛЬ-РК:

     В настоящее время на сервере кафедры "Поршневые двигатели" постоянно работает версия программного комплекса ДИЗЕЛЬ-РК поддерживающая   работу с удаленными пользователями. Пользователь может работать с программой ДИЗЕЛЬ-РК со своего рабочего места.  Заинтересованные пользователи могут самостоятельно загрузить с сервера необходимое программное обеспечение.  

Примеры результатов расчета

     Программный комплекс ДИЗЕЛЬ-2/4т разрабатывается уже в течение более чем 15 лет, и за это время он прошел проверку применительно к двигателям различной размерности, быстроходности и применения. Математические модели постоянно развиваются, расширяя круг решаемых с помощью комплекса задач.   Результаты расчета  сопоставляются с экспериментальными данными разных авторов (в основном с данными заводов - изготовителей).
     Ниже приведены некоторые характерные примеры использования программного комплекса. 

	Расчет параметров двигателя грузовика КамАЗ 7405 при работе по внешней скоростной характеристике. Сопоставление расчетных и экспериментальных диаграмм скорости тепловыделения, а также диаграмм давления при сгорании и газообмене. Анализ результатов расчета распределения впрыснутого топлива по характерным зонам.
	Анализ результатов расчета распределения впрыснутого топлива по характерным зонам для двигателей с различными условиями смесеобразования
	Расчет рабочего процесса газового двигателя с форкамерой ( двигатель MTU 396, переоборудованный для работы на природном газе). Сопоставление расчетной и экспериментальной диаграмм давления в цилиндре.
New !	Расчетное исследование возможности снижения эмиссии NOx безнаддувного дизеля за счет выбора формы камеры сгорания в поршне, изменения направления развития струй топлива, уменьшения диаметра сопел распылителя, увеличения степени сжатия и т.д.
	Многопараметрическая   оптимизация параметров среднеоборотного судового дизеля при его форсировании на 25%.

Наши партнеры

     С помощью программы ДИЗЕЛЬ-2/4т было выполнено большое число исследовательских работ для ведущих производителей двигателей России. Среди них: "Коломенский завод", ГАЗ, КамАЗ, ЗИЛ, "Заволжский моторный завод", "Владимирский завод", Ярославский "Автодизель" и др., а также предприятия аэрокосмической отрасли: ПО "Мотор" (Уфа), ЦАГИ, "Рыбинские моторы" и др.;  8 из них являются пользователями программы ДИЗЕЛЬ-2/4т.

Руководитель разработки: к.т.н. Кулешов Андрей Сергеевич Тел.(095) 265-78-92; E-mail: kuleshov@power.bmstu.ru 105007 Москва, 2-я Бауманская ул., 5, МГТУ им.Баумана, кафедра Э-2. Кулешову А.С.
Последнее обновление: 28 апреля 2004 г.