Įvairių parametrų įtaka periferinių rotorinių variklių įsiurbimo srauto laukui

Įvadas

Vis labiau nerimaujant dėl energetikos krizės ir aplinkosaugos klausimų, švaresnė, efektyvesnė ir ekologiškai pritaikoma energetikos sistema tapo neatidėliotinu poreikiu. Labai pažangus "Wankel" rotorinis variklis yra perspektyvi energijos sistema, kuri yra alternatyva stūmokliniam varikliui."Wankel" rotorinio variklio pranašumai, palyginti su įprastu stūmokliniu varikliu, apima didelį galios ir svorio santykį, didelę specifinę galią, gaunamą iš didelių leistinų variklio sūkių skaičiaus, paprastą ir kompaktišką konstrukciją, atsirandančią dėl mažiau judančių dalių, taip pat žemą triukšmo ir vibracijos lygį, priskiriamą nejudančiems komponentams. Nepaisant to, "Wankel" rotorinio variklio trūkumai, kurių nereikėtų ignoruoti, apima jo sandarinimo ir skysčių nuotėkio problemas, mažesnį efektyvumą ir didesnį nesudegusių angliavandenilių išmetimą, atsirandantį dėl plokščios degimo kameros formos. Nuo 1980-ųjų keliuose tyrimuose buvo bandoma pagerinti Wankel rotorinio variklio degalų efektyvumą ir išmetamųjų dujų kiekį. Neseniai rotoriniam varikliui buvo sukurti keli nauji apex sealai, siekiant pagerinti sandarumą. Variklio efektyvumui pagerinti taip pat buvo naudojama tiesioginio įpurškimo ir turbokompresoriaus sistema. Vandenilis buvo pridėtas prie benzino variklyje, siekiant pagerinti jo šiluminį efektyvumą ir galią. Nepaisant to, rotorinių variklių trimačių srauto mechanizmų, kurie yra lemiamas degimo proceso ir efektyvumo veiksnys, tyrimai tebėra nepakankami. Mano žiniomis, kuro išpurškimas, mišinio susidarymas ir degimo procesas yra glaudžiai susiję su srauto tekėjimo degimo kameroje, taigi tėkmės srities tyrimų svarba yra savaime akivaizdi. Atliekant srauto tekėjimo rotorinio variklio viduje tyrimus, pagrindinis požiūris buvo sutelktas į eksperimentinę vizualizaciją. Be to, tik keliuose tyrimuose buvo naudojamos skaitmeninės simuliacijos. Eksperimentams atspindžio tipo Schlieren metodą naudojo Hasegawa ir Yamaguchi, kad ištirtų srauto lauką šoninių rotorinių variklių degimo kameros centrinėje dalyje, o tai labai prisidėjo prie šios srauto tekėjimo tyrimo srities. Tačiau buvo pranešta tik apie sūkurio formą rotoriaus korpuso centrinėje plokštumoje, o ne apie sūkurio greitį ir kryptį. DeFilippis, Hamady, Novak ir Schock naudojo lazerinę Doplerio velocimetriją (LDV), kad išmatuotų srauto tekėjimą periferiniu įsiurbimo kanalu rotorinio variklio degimo kameros centrinėje dalyje. Buvo gautas sūkurio greitis ir kryptis. Tačiau turėdamas tik keletą matavimo taškų, DeFilippis ir kiti negalėjo nustatyti bendrų vidinio srauto charakteristikų degimo kameroje. Pagrindinė priežastis, kodėl eksperimento metu rotoriaus korpuso centrinėje plokštumoje buvo pastebėtas sūkurys, buvo neaiški. Tuo tarpu, atsižvelgiant į eksperimentinės sąrankos apribojimus, buvo galima tiesiogiai išmatuoti tik srauto lauką mažo greičio sąlygomis, o srauto laukas įprastomis variklio veikimo sąlygomis (≥4000 aps./min.) negalėjo būti išbandytas. Nepaisant to, šie vertingi eksperimentiniai duomenys vis tiek galėtų būti naudojami modeliavimui patvirtinti. Kalbant apie skaitmenines simuliacijas, kai kurie tyrimai naudojo dvimatį ir trimatį skaitmeninį modeliavimą, kad modeliuotų srautą ir degimo procesus rotoriniuose varikliuose. Tačiau, atsižvelgiant į skaičiavimo galią ir 1980-aisiais sukurtų turbulencijos modelių apribojimus, tiksliai prognozuoti didelio mąsto sūkurio keitimo procesą degimo kameroje buvo neįmanoma. Nors per pastaruosius kelerius metus įvairūs matematiniai modeliai buvo žymiai patobulinti, trimatis tyrimas kartu su pagrįstu turbulencijos modeliu srauto procese rotorinio variklio degimo kameroje vis dar yra retas. Priežastis, kodėl eksperimento metu rotoriaus korpuso centrinėje plokštumoje buvo pastebėtas sūkurys, lieka neaiški. Šiame tyrime mes integruosime trimatį judantį tinklelį ir pagrįstą turbulencijos modelį į skaičiavimo skysčių dinamikos (CFD) modeliavimo programinę įrangą FLUENT. Apskaičiuoti rezultatai bus lyginami su DeFilippis et al. eksperimentiniais duomenimis ir mūsų pačių eksperimentiniais duomenimis, siekiant patikrinti rotoriniuose varikliuose naudojamą turbulencijos modelį. Tokiu būdu pranešama apie srauto tekėjimą, vidutinio greičio ir turbulentinės kinetinės energijos kitimą didelės spartos šalto tempimo variklyje, kuriuos nelengva gauti eksperimentais. Pagrindinis srauto mechanizmas degimo kameroje tiriamas skaitmeniniu būdu. Taip pat nustatoma priežastis, kodėl deFilippis ir kt. eksperimente rotoriaus korpuso centrinėje plokštumoje buvo pastebėtas sūkurys.

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!