Одной из остро стоящих задач перед отраслью двигателестроения является форсирование и модернизация существующих среднеоборотных дизелей с целью соответствия современным требованиям и экологическим нормам, это приводит к увеличению максимальной температуры рабочего цикла, что, в свою очередь, способствует повышению теплонапряжённости деталей, контактирующих с горячими газами. Цель данной работы - расчёт граничных условий (ГУ), необходимых для расчёта тепло-напряжённо-деформированного состояния (ТНДС) крышки цилиндра. Поэтому для получения достоверного результата, необходимо использование современных программных комплексов, которые позволяют определить локальные нагрузки на основные детали двигателя. Для этого был проведён трёхмерный нестационарный расчёт рабочего процесса дизеля в программном комплексе “AVL Fire”, в модуле “Fire Workflow Manager”, содержащем физико-химические модели глубокого уровня детализации. В качестве исходных данных для моделирования применены результаты расчёта в нульмерном программном комплексе «Дизель-РК». Расчёты были проведены с использованием различных моделей сгорания: модель Магнуссена-Хартагера (при этом варьировался параметр B) и трёхзонная расширенная модель когерентного пламени. Верификация полученной индикаторной диаграммы дизеля ЧН21/21 проводилась путём сравнения результатов расчёта с экспериментальными данными, предоставленными при испытании двигателя в ООО «УДМЗ». В результате выполнения трёхмерного нестационарного расчёта рабочего процесса дизеля ЧН21/21 получены значения нестационарных термических ГУ второго рода со стороны рабочего тела, которые в дальнейшем будут использованы для расчёта ТНДС основных деталей двигателя, образующих камеру сгорания. Полученная по результату расчёта индикаторная диаграмма имеет высокую сходимость с экспериментальной.
One of the actual tasks facing the engine building industry is the forcing and upgrading of existing medium-speed diesel engines to meet modern requirements and environmental standards. The required upgrading leads to an increase in the maximum operating temperature, and, as a result, to an increase in the thermal stress of parts contacting with hot gases. The purpose of this paper is the calculation of the boundary conditions necessary for calculating the heat-stressed-deformed state (HSDS) of the cylinder cover. In order to obtain a reliable result, modern software systems are to be used to determine the local loads on the main engine parts. For this, a three-dimensional non-stationary calculation of the diesel working process was carried out in the AVL Fire software package in the Fire Workflow Manager module, possessing physical-chemical models of a deep level of detail. The results of calculation in the zero-dimensional program complex “Dizel’-RK” were used as the initial data for modelling. The calculations were carried out using various combustion modes: Magnussen-Khartager (here the parameter B was varied) and the three-zone extended model of a coherent flame. The verification of the obtained indicator diagram of the diesel CHN21 / 21has been carried out by comparing the calculation results with the experimental data obtained during the testing of the engine at “UDMZ” Ltd. As a result of the three-dimensional non-stationary calculation of ChN21/21 diesel workflow, the values of non-stationary thermal boundary conditions of the second kind on the part of the working piece have been obtained, which will be later used to calculate the HSDS of the main engine parts forming the combustion chamber. The resulting calculation indicator diagram had a high convergence with the experimental diagram.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.