5 / 15
Влияние частичной гомогенизации процесса сгорания на экологические показатели дизеля
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2016. № 4
117
Верификация предложенной математической модели рабочего процесса
была проведена путем сравнения расчетных и экспериментальных индикатор-
ных диаграмм, что показало хорошее согласование: разность между расчетными
и экспериментальными значениями максимальных давлений на рассматривае-
мом режиме частной нагрузки составляет ~5…8 %.
Анализ локальных значений кинетической энергии турбулентности.
Ос-
новным преимуществом применяемой трехмерной, нестационарной модели (1)
перед термодинамическими моделями [1, 2] является учет турбулентности во
внутрицилиндровых теплофизических процессах поршневого двигателя. Кине-
тическая энергия турбулентности
2
2
2
2
def
u v w
k
оказывает существенное
влияние на процессы смесеобразования и сгорания в дизелях. Ее локальные
значения играют важнейшую роль в распределении топлива и окислителя по
объему цилиндра двигателя, в формировании локальных температур и в обра-
зовании локальных концентраций вредных веществ СО, НС, NO
x
и сажи, а так-
же локальных тепловых нагрузок на основные детали двигателя, составляющих
камеру сгорания. С другой стороны, локальные значения кинетической энергии
турбулентности в значительной степени зависят от интенсивности вихревого
движения впускного воздуха, формы камеры сгорания в поршне, от характери-
стик впрыскивания топлива. На рис. 2 приведены осредненные по объему
цилиндра значения этой энергии. Заметим, что для рассмотренных случаев ха-
рактеристик впрыскивания топлива начальные значения интенсивности вихря
воздуха, а также конструкция поршня не меняются. Характер изменения
графика
k
,
кроме перемещения поршня и геометрической конфигурации
камеры сгорания, определяется в основном характеристикой впрыскивания (см.
рис. 1). Поскольку топливо впрыскивается с высокой скоростью и под высоким
давлением, процесс подачи топлива оказывает существенное влияние на харак-
тер изменения кинетической энергии турбулентности. Ее максимальное значе-
ние соответствует впрыскиванию основной порции топлива и воспламенению
его отдельных долей в локальных очагах сгорания, возникающих практически
одновременно по всему объему камеры сгорания (см. рис. 2).
Рис. 1.
Используемые при моделировании характеристики впрыскивания топлива