Расчет взаимодействия струй с воздушным вихрем и стенками

d42gs_an.gif (7195 bytes)

prevgray.gif (1301 bytes) home.gif (1299 bytes) english.gif (2062 bytes) nextgray.gif (1360 bytes)

 

Расчет проиллюстрирован на примере:
Расчетное исследование влияния интенсивности вихря в камере сгорания на экономичность автомобильного дизеля ЯМЗ-238.

Известно, что увеличение интенсивности вихревого движения воздушного заряда влечет за собой увеличение скорости испарения и сгорания, которое благоприятно сказывается на КПД цикла. Однако в опытах замечено, что увеличение интенсивности вихря сверх некой оптимальной величины влечет за собой снижение скорости тепловыделения и рост расхода топлива.

Цель исследования: Рассчитать оптимальную величину вихревого числа Н, при которой расход топлива минимален.

С помощью программного комплекса ДИЗЕЛЬ-2/4т проводился расчет параметров рабочего процесса отсека дизеля ЯМЗ-238 при изменении вихревого числа Н от 1 до 4.

На представленых рисунках по мере роста Н видна нарастающая деформация пятен пристеночных потоков от каждой из 4 струй топлива. Пятна вытягиваются по окружности камеры сгорания, наезжают друг на друга; зоны их пересечения увеличиваются. (В связи с тем, что большая часть зон пересечения расположена на боковой поверхности КС, то на видах сверху она видна не полностью.)
swirl_resch.gif (13400 bytes)

Рис. Удельный эффективный расход топлива be и доли топлива в некоторых характерных зонах при разных значениях вихревого числа Н

Экспериментальные данные получены В.Р.Гальговским на одноцилиндровом отсеке дизеля.
n=2100 1/мин;
Рe=7.0 Бар,
gc = 0.0876 г/цикл.
Н - отношение угловых скоростей воздушного вихря и коленчатого вала.

Проведенные расчеты позволяют описать механизм т.н. перезавихрения в КС дизеля т.е. ухудшения экономичности при увеличении интенсивности вихря сверх оптимальной величины.


При малой интенсивности вихря пристеночные потоки от соседних струй либо совсем не соприкасаются, либо соприкосновение их - не значительно (доля топлива в зонах пересечения
sw не велика). Однако с ростом угловой скорости вихря, пристеночные потоки интенсивно размазываются по поверхности КС и все сильнее наезжают друг на друга: увеличивается доля топлива, в зонах пересечения (sw > 12 - 15%) и, как следствие, снижается интенсивность образования разреженной оболочки se над этими местами. А ведь именно в оболочке свободной струи и над пристеночным потоком наилучшие условия для испарения; и чем больше топлива будет рассеяно в оболочке, тем больше будет скорость тепловыделения и эффективность цикла. Негативный эффект от снижения доли топлива в оболочке, в конце концов, нейтрализует благоприятное воздействие роста завихренности заряда и приводит к увеличению продолжительности сгорания и удельного эффективного расхода топлива.

prevgray.gif (1301 bytes) home.gif (1299 bytes) e-mail.gif (1629 bytes) nextgray.gif (1360 bytes)