Введение к работе
Актуальность диссертации. Проблема надежности двигателя знутреннего сгорания во многом связана с теплонапряженностью его эсновных деталей, в частности - головки цилиндра. Сложность конструктивных форм, а также нестационарный и локальный характер теп-ювого нагружения головок обуславливает высокие временные и мате-эиальные еатраты, требуемые для получения приемлемых показателей іадежности. Одним из перспективных способов снижения сроков и по-5ышения качества проектирования этих деталей двигателя является знедрение методов математического моделирования процессов тепло-гаго и механического нагружения головок, которые в сочетании с :редствзш конструкторской машинной графики реализуют основу системы автоматизированного проектирования теплонапряженных деталей ІВС. Поэтому создание расчетно-теорегических методов исследования теплового состояния и, в частности, локального теплообмена в ДВС шляется актуальной проблемой.
Цель работы. Создание и опытная проверка методики расчета шкального теплообмена в газовоздушных каналах головок цилиндров 5ыстроходных ДВС.
Задачи исследования. В соответствии с целью работы были подавлены следующие задачи исследования:
провести анализ современных представлений о процессах в азовоздушных каналах ( ГВК ), соответствующих методик расчета (гновенных параметров газа и теплообмена в каналах;
создать целостную методику расчета локального теплообмена і ГВК, интегрированную в систему комплексного анализа двигателя;
- экспериментально проверить разработанную методику;
- выполнить расчетногзкспериментальное исследование тепловой
іапряженности головки цилиндров конкретного двигателя с целью от-
іаботки методики проектирования этих деталей с использованием
средств автоматизации проектирования.
Научная новизна работы заключается в том, что:
впервые разработана методика расчета локального распределил тепловых потоков по поверхности ГВК с учетом формы канала и ігновенньїх условий на его границах в двумерной постановке;
предложена и реализована математическая модель определения ігновенньїх термодинамических параметров газового потока в кана-ах;
разработан, апробирован и внедрен программный продукт, тавший частью системы автоматизации проектирования ДВС.
Практическая ценность. Разработан метод расчета теплообмена ГВК, пригодный для решения инженерных задач на стадии проекти-
- 4 -рования нового двигателя.
Достоверность научных положений и выводов определяется:
применением общих систем уравнений термо- и газодинамики, тепло- и массообмена, основанных на фундаментальных законах сохранения энергии и количества движения, а также апробированных методик, разработанных ранее в СЛбГТУ, МГТУ и других организациях;
анализом принятых допущений и связанных с этим погрешностей расчета;
согласованием расчетных результатов, полученных на основе разработанных методик, с данными натурного эксперимента.
Практическая реализация. Теоретические и расчетные реэульта-ты исследования использованы научно-исследовательских работах, выполненных на кафедре ДВС СПСГТУ по заказам ведущих предприятий отрасли, как ВАЗ, ЗШ, МеМЗ. Внедрение подтверждено актами предприятий.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на Всесоюзном межотраслевом научно-техническом семинаре "Рабочий процесс, теплообмен, теплонапряженность деталей ДВС", Санкт-Петербург, 1992 г.
Публикации, Основное содержание диссертации опубликовано в 2-х печатных работах, а также в окончательном отчете по хоздоговорной НИР ЛПИ за 1990 Г.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, списка литературы из 115 наименований, приложения. Она содержит 188 страниц, в том числе: 57 рисунков, 16 таблиц, 3 фотоснимка и 118 страниц основного текста.