Влияние диаметра впускного коллектора на нестационарную газодинамику и теплоотдачу пульсирующих потоков применительно к поршневому двигателю


Авторы

Плотников Л. В.*, Плотников О. А., Сергеев Г. Д.

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002, Россия

*e-mail: leonplot@mail.ru

Аннотация

В статье рассматривается влияние внутреннего диаметра коллектора на степень турбулентности потока Tu, расход воздуха и коэффициент теплоотдачи пульсирующих потоков воздуха во впускной системе поршневого двигателя. Установлено, что увеличение диаметра коллектора (с 26 мм до 40 мм) вызывает снижение степени турбулентности в 1,4–2,2 раза (с Tu = 0,26–0,4 до Tu = 0,12–0,25) во впускной системе. Показано, что расход воздуха через впускную систему возрастает на 5–28 % при увеличении диаметра коллектора с 26 мм до 40 мм. Представлены данные о влиянии диаметра коллектора на интенсивность теплоотдачи во впускной системе от частоты вращения коленвала и средней скорости потока. Получены зависимости изменения числа Нуссельта от числа Рейнольдса пульсирующих потоков во впускной системе с коллекторами разного диаметра.

Ключевые слова:

поршневой двигатель, процесс впуска, диаметр коллектора, нестационарная аэродинамика, степень турбулентности, теплоотдача, расход воздуха

Список источников

  1. Reitz R.D., Ogawa H., Payri R. et al. IJER editorial: The future of the internal combustion engine // International Journal of Engine Research. 2020. Vol. 21 (1). pp. 3–10.
  2. Lumley J.L. Engines, An Introduction. Cambridge: Cambridge University Press, 1999. 272 p.
  3. Plotnikov L.V. Gas dynamics and heat exchange of stationary and pulsating air flows during cylinder filling process through different configurations of the cylinder head channel (applicable to piston engines) // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2024. Vol. 233.
  4. Zhang S., Li Y., Wang S. et al. Experimental and numerical study the effect of EGR strategies on in-cylinder flow, combustion and emissions characteristics in a heavyduty higher CR lean-burn NGSI engine coupled with detail combustion mechanism // Fuel. 2020. Vol. 276.
  5. Zhao D., An Y., Pei Y. et al. Numerical study on the asymmetrical jets formation from active pre-chamber under super-lean combustion conditions // Energy. 2023. Vol. 262.
  6. Yin S., Ni J., Fan H. et al. Study on Correction Method of Internal Joint Operation Curve Based on Unsteady Flow // Applied Sciences (Switzerland). 2022. Vol. 12(23).
  7. Marelli S., Capobianco M., Zamboni G. Pulsating flow performance of a turbocharger compressor for automotive application // International Journal of Heat and Fluid Flow. 2014. Vol. 45(1). pp. 158–165.
  8. Liu Z., Liu J. Investigation of the Effect of Altitude on In-Cylinder Heat Transfer in Heavy-Duty Diesel Engines Based on an Empirical Model // Journal of Energy Resources Technology, Transactions of the ASME. 2022. Vol. 144(11).
  9. Ma F., Yang W., Wang Y. et al. Experimental research on scavenging process of opposed-piston two-stroke gasoline engine based on tracer gas method // International Journal of Engine Research. 2022. Vol. 23(12). pp. 1969–1980.
  10. Mazuro P., Kozak D. Experimental investigation on the performance of the prototype of aircraft Opposed-Piston engine with various values of intake pressure // Energy Conversion and Management. 2022. Vol. 269.
  11. Wang T., Li W., Jia M. et al. Large-eddy simulation of in-cylinder flow in a DISI engine with charge motion control valve: Proper orthogonal decomposition analysis and cyclic variation // Applied Thermal Engineering, 2015. Vol. 75. pp. 561–574.
  12. Shah S.S., Singh K., Martin L.J. et al. Design, Development, and Validation of an Intake System for an FSAE Racecar // Green Energy and Technology. 2023. pp. 401–413.
  13. Song Y., Xu Y., Cheng X. et al. Using a Genetic Algorithm to Achieve Optimal Matching between PMEP and Diameter of Intake and Exhaust Throat of a High-BoostRatio Engine // Energies. 2022. Vol. 15(5).
  14. Gordon D., Norouzi A., Blomeyer G. et al. Support vector machine based emissions modeling using particle swarm optimization for homogeneous charge compression ignition engine // International Journal of Engine Research. 2023. Vol. 24(2). pp. 536–551.
  15. Shirvani S., Shirvani S., Jazayeri S.A. et al. Optimization of the exergy efficiency, exergy destruction, and engine noise index in an engine with two direct injectors using NSGA-II and artificial neural network // International Journal of Engine Research. 2023. Vol. 24(2). pp. 579–594.
  16. Seo J., Park S. Optimizing model parameters of artificial neural networks to predict vehicle emissions // Atmospheric Environment. 2023. Vol. 294.
  17. Plotnikov L., Plotnikov I., Osipov L. et al. An Indirect Method for Determining the Local Heat Transfer Coefficient of Gas Flows in Pipelines // Sensors. 2022. Vol. 22(17).
  18. Grigoriev M.M., Kuz'min V.V., Fafurin A.V. Classification of pulsating turbulent flows // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 1990. Vol. 59(5). pp. 725–735.
  19. Plotnikov L.V. Thermal-mechanical characteristics of stationary and pulsating gas flows in a gas-dynamic system (in relation to the exhaust system of an engine) // Thermal Science. 2022. Vol. 26(1A). pp. 365–376.
  20. Плотников Л.В., Григорьев Н.И., Осипов Л.Е. и др. Тепломеханические характеристики стационарных и пульсирующих потоков газа вдоль длины выхлопной системы поршневого двигателя // Тепловые процессы в технике. 2022. Т. 14, № 8. С. 338–347. 

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2025