WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

Хмелев Роман Николаевич

РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ КАК ЕДИНОЙ

ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

Специальность 05.04.02 – Тепловые двигатели

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Тула - 2011 г.

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тульский государственный университет»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Малиованов Михаил Вениаминович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Дунаев Валерий Александрович доктор технических наук, профессор Лобов Николай Владимирович доктор технических наук, профессор Марков Владимир Анатольевич Ведущее предприятие ОАО «АК «Туламашзавод», г. Тула

Защита диссертации состоится «28» декабря 2011 г. в 14 ч. на заседании диссертационного совета Д 212.271.12 при Тульском государственном университете по адресу: 300012, г. Тула, проспект Ленина, 92, ауд. 9-101.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 300012, г. Тула, проспект Ленина, 92, ТулГУ, учёному секретарю диссертационного совета Д 212.271.12.

Автореферат разослан «»_ 2011 г.

Учёный секретарь диссертационного совета Елагин М.Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность диссертационной работы. Непрерывно возрастающие требования к показателям поршневых двигателей внутреннего сгорания (ПДВС) и конкуренция предприятий двигателестроения вызывают необходимость постоянной разработки новых конструкций и сокращения сроков их создания. В этой связи чрезвычайно важным является непрерывное совершенствование процесса проектирования с точки зрения качества проектных решений, а также минимизации материальных и временных затрат. При этом разработка эффективных алгоритмов и программных средств является одной важнейших задач современного двигателестроения.

Современный этап теоретических исследований ПДВС характеризуется большим разнообразием применяемых математических моделей, сложность которых постоянно возрастает. Это в первую очередь модели рабочего процесса и процессов в отдельных системах: газодинамические модели течения газа в проточных частях двигателя, гидродинамические модели процесса подачи топлива, модели процессов смесеобразования, горения, химической кинетики и др. Эволюция моделирования ПДВС в настоящее время происходит в направлении все боле детального учета множества различных факторов, повышения точности и придания моделям натурных свойств. Причем модели способны давать информацию о ПДВС, которую затруднительно или невозможно получить экспериментальным путем.

Несмотря на достаточно высокий уровень математических моделей, применяемых для улучшения статических и динамических характеристик поршневых двигателей, актуальной остается проблема комплексного анализа процесса функционирования ПДВС как единой динамической системы. Это объясняется сложностью согласования математического описания взаимосвязанной совокупности процессов различной природы, определяющих функционирование ПДВС, и высокими затратами вычислительных ресурсов. В настоящее время при проведении теоретических исследований и вычислительных экспериментов, как правило, происходит упрощение динамических свойств ПДВС. Взаимосвязанные звенья (термодинамическое, газодинамическое, гидродинамическое, механическое и др.) сложной динамической системы оказываются разобщенными, что на практике нередко приводит к неправильным заключениям. Это особенно важно для неустановившихся режимов работы, являющихся основными и характеризующихся исключительно сложной взаимосвязью всех звеньев динамической системы. Поршневой двигатель как сложная система обладает особыми системными свойствами, не присущими отдельным элементам, то есть сумма оптимальных решений достигнутых по подсистемам ПДВС не гарантирует оптимизации двигателя «в целом».

Отмеченное положение затрудняет комплексный рациональный выбор параметров ПДВС, требует большого объема доводочных испытаний двигателя, а также существенных материальных и временных затрат.

Исходя из этого работа по развитию теории, обеспечивающей определение параметров поршневых двигателей как единой динамической системы, является актуальной.

Цель исследования: развитие теории, обеспечивающей определение параметров поршневых двигателей как единой динамической системы и направленной на повышение эффективности их функционирования.

В соответствии с целью были сформулированы задачи исследования:

1. Анализ и классификация математических моделей, коммерческих программных продуктов, применяемых для исследования процесса функционирования ПДВС на установившихся и переходных режимах, а также определение основных направлений интеграции существующих подходов.

2. Разработка иерархической системы моделей ПДВС различных уровней сложности и пакета программ, обеспечивающих комплексное описание процесса функционирования поршневого двигателя во времени на установившихся и переходных режимах.

3. Установление закономерностей, определяющих связь параметров ПДВС с его статическими и динамическими характеристиками.

4. Разработка методики проектировочных расчетов, позволяющей определить структуру и параметры ПДВС, обеспечивающие выполнение требований к характеристикам двигателя как на установившихся, так и на переходных режимах функционирования.

5. Разработка предложений по сокращению затрат машинного времени, связанных с расчетом функционирования ПДВС, за счет рационального применения математических моделей.

Методы исследования: теоретико-экспериментальные, базирующиеся на методах классической термодинамики, тепломеханики, гидромеханики, вычислительной гидрогазодинамики, теории рабочих процессов ПДВС, статистического анализа и вычислительной математики, а также известных и апробированных на практике экспериментальных методах исследования ПДВС.

Объекты исследования: двигатель ВАЗ-2111, малоразмерный многоцелевой одноцилиндровый дизельный двигатель ТМЗ-450Д, производства ОАО «АК «Туламашзавод».

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана иерархическая система динамических моделей ПДВС различных уровней сложности, обеспечивающая комплексное описание процесса функционирования поршневого двигателя с требуемой точностью в реальном времени.

2. Разработан унифицированный подход к математическому описанию и исследованию функционирования газовых и гидравлических систем ПДВС с рабочим телом, подчиняющимся различным уравнениям состояния, в требуемой пространственной постановке.

3. По результатам теоретических исследований процесса функционирования ПДВС как единой динамической системы установлены закономерности влияния параметров газовоздушного тракта, системы топливоподачи, системы автоматического регулирования частоты вращения, подвески двигателя на статические и динамические характеристики ПДВС.

4. Предложена методика проектировочных расчетов, позволяющая найти структуру и параметры ПДВС, обеспечивающие выполнение требований к характеристикам двигателя как на установившихся, так и на переходных режимах функционирования, и разработаны на ее основе предложения по повышению эффективности работы дизеля в составе электроагрегата.

Практическая ценность результатов. Основные практические результаты заключаются в следующем:

1. Разработанное математическое, программное и методическое обеспечение позволяет ускорить процесс разработки ПДВС с учетом переходных режимов его работы, а также заменить дорогостоящие натурные эксперименты на вычислительные.

2. В результате вычислительных экспериментов показано, что использование разработанной системы динамических моделей позволяет повысить точность моделирования переходных режимов работы ПДВС по сравнению с традиционными подходами за счет более полного учета внутрициклового и межциклового изменения показателей работы двигателя.

3. Показана возможность существенного сокращения затрат машинного времени, связанных с расчетом функционирования ПДВС, за счет рационального применения и комбинации математических моделей.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Иерархическая система динамических моделей ПДВС различных уровней сложности, обеспечивающая комплексное описание процесса функционирования поршневого двигателя с требуемой точностью в реальном времени.

2. Унифицированный подход к математическому описанию и исследованию функционирования газовых и гидравлических систем ПДВС с рабочим телом, подчиняющимся различным уравнениям состояния, в требуемой пространственной постановке.

3. Принципы сокращения затрат машинного времени, связанных с расчетом функционирования ПДВС, за счет рационального применения математических моделей.

4. Анализ закономерностей влияния параметров двигателя на статические и динамические характеристики ПДВС по результатам вычислительных экспериментов на динамических моделях.

5. Методика проектировочных расчетов, позволяющая найти структуру и параметры ПДВС, обеспечивающие выполнение требований к характеристикам двигателя как на установившихся, так и на переходных режимах функционирования.

Достоверность научных положений подтверждена:

– использованием фундаментальных уравнений механики, тепломеханики, гидрогазодинамики, а также современных численных методов реализации соответствующих математических моделей;

– сопоставлением результатов расчетов с результатами, полученными другими авторами при рассмотрении модельных (тестовых) задач;

– сопоставлением результатов расчетов с экспериментальными данными ОАО «АК «Туламашзавод» при исследовании натурных объектов;

Апробация и внедрение результатов. По результатам диссертации сделаны доклады на XXVII научно-технической конференции «Автотракторостроение, промышленность и высшая школа» (Москва, МГТУ «МАМИ», 1999); XVIII Международном семинаре «Течения газа и плазмы в соплах, струях и следах» (Санкт-Петербург, БГТУ «Военмех», 2000);

XXXI Международной научно-технической конференции «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки кадров» (Москва, МГТУ «МАМИ», 2000); VIII, IX, X Международной научнопрактической конференции «Совершенствование мощностных экономических и экологических показателей ДВС» (Владимир, ВлГУ, 2001, 2003, 2005); научно-технической конференции 1-е и 5-е «Луканинские чтения»

(Москва, МАДИ, 2003, 2010); III, IV Международной научно-практической конференции «Автомобиль и техносфера» (Казань, КГТУ-КАИ, 2003, 2005); Международном симпозиуме «Образование через науку» (Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005); IV Всероссийской научно-технической конференции «Современные тенденции развития автомобилестроения в России» (Тольятти, ТГУ, 2005); Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы автомобильного, железнодорожного, трубопроводного транспорта в Уральском регионе» (Пермь, ПГТУ, 2005);

Международной научно-практической конференции «Прогресс транспортных средств и систем» (Волгоград, ВолгГТУ, 2005); Международной научно-технической конференции «Двигатель-2007», «Двигатель-2010» (Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007, 2010); II Международной научнотехнической конференции «Актуальные проблемы автомобильного транспорта» (Тула, ТулГУ, 2009); Международной научно-практической конференции «Инновации в транспортном комплексе. Безопасность движения.

Охрана окружающей среды» (Пермь, ПГТУ, 2010).

Основные результаты работы получены и апробированы в ходе реализации следующих научно-исследовательских работ:

– «Создание энергоэффективных двигателей и движителей для транспортных средств», конкурс № НК-578П, государственный контракт № П 615, от 18 мая 2010 г. ( 2010 – 2012 г.г.);

– «Разработка математических моделей, исследование и расчет параметров дизель-генераторных установок агрегатов сельскохозяйственной техники», грант Т02-06.9-537 по фундаментальным исследованиям в области технических наук, утвержденный по результатам конкурса, проводимого Министерством образования РФ в 2002 г.

– «Теоретическое исследование эффективности эжекционного охлаждения двигателей и агрегатов сельскохозяйственных машин», грант ТООпо фундаментальным исследованиям в области технических наук, утвержденный по результатам конкурса, проводимого Министерством образования РФ в 2000 г.

– «Разработка математической модели дизель-генератора для изделия «99» и методики расчета его динамических характеристик», договор № 62201 с ОАО «АК «Туламашзавод»;

«Совершенствование конструкции всережимного регулятора дизеля ТМЗ-450Д на основе исследования его математической модели», договор № 62001 с ОАО «АК «Туламашзавод»;

Результаты диссертации внедрены в практику ОАО «АК «Туламашзавод», а также в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 54 печатные работы, в том числе 1 монография, 20 публикаций в центральных рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, 2 учебных пособия.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объём работы 296 страниц, включая 116 рисунков, 16 таблиц. Список литературы содержит 225 наименований. Объем приложения 14 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении излагается суть решаемой в рамках диссертационной работы проблемы, отражается ее актуальность и направления проводимых исследований.

В главе 1 рассмотрено состояние обозначенной научно-технической проблемы. Проанализированы принципы системного подхода к исследованию функционирования ПДВС, предложена классификация и выполнен сравнительный анализ математических моделей ПДВС, дан обзор коммерческих программных продуктов, применяемых для исследования функционирования поршневых двигателей, поставлены цель и задачи диссертации.

Как показал проведенный анализ работ, в связи с развитием вычислительной техники и значительными успехами в области моделирования ПДВС, вопросам построения модели двигателя как системы «в целом»

уделяется все больше внимания. В первую очередь следует отметить работы А.Н. Гоца, Р.Д. Еникеева, Н.А. Иващенко, В.А. Лашко, Р.М. Петриченко, М.Г. Шатрова, А.А. Черноусова, В.В. Эфроса. В тоже время, охватить единой детальной моделью такую сложную систему как ПДВС затруднительно вследствие высоких затрат вычислительных ресурсов и проблем унификации и согласования математического описания взаимосвязанных процессов различной природы, определяющих функционирование ПДВС.

Построение таких моделей возможно только на основе интеграции существующих подходов к математическому описанию процесса функционирования поршневых двигателей.

Основы теоретического исследования процесса функционирования ПДВС в части совершенствования статических характеристик заложены в трудах: И.Е. Агуреева, И.В. Астахова, Ю.И. Булыгина, А.В. Васильева, И.И. Вибе, Д.Н. Вырубова, В.Р. Гальговского, Л.В. Грехова, Ю.А. Гришина, С.В. Гусакова, М.Ю. Елагина, Р.Д. Еникеева, В.А. Звонова, Н.А. Иващенко, В.И. Ивина, Р.З. Кавтарадзе, Б.А. Киселева, М.Г. Круглова, А.С. Кулешова, В.А. Лашко, Н.В. Лобова, В.Н. Луканина, М.В. Малиованова, В.А. Маркова, А.С. Орлина, Р.М. Петриченко, Н.Ф. Разлейцева, Б.П. Рудого, Б.С. Стечкина, А.С. Хачияна, С.А. Чеснокова, М.Г. Шатрова, J. Heywood, H. Ricardo, G. Woschni и других ученых.

Большой вклад в совершенствование динамических характеристик ПДВС внесли: В.Д. Басаргин, В.Н. Болтинский, Д.Н. Вырубов, Н.Х. Дьяченко, В.И. Крутов, А.Г. Кузнецов, М.И. Левин, О.Б. Леонов, В.А. Марков, Н.Н. Патрахальцев, Д.В. Тимошенко, В.И. Толшин, А.К. Юлдашев, А.С. Эпштейн и другие ученые.

В настоящее время при исследовании функционирования ПДВС используются коммерческие программные продукты, которые можно разделить на следующие группы:

1). Программные комплексы для исследования динамики механических систем: ADAMS, WORKING MODEL 2D (3D), WM 2D (3D), EULER.

2). Программы, реализующие в трехмерной и двухмерной постановке численные методы механики сплошной среды:

– механики твердого тела: ANSYS, COSMOS/M, Nastran, Design Spase.

– гидро- и газовой динамики (CFD программы): KIVA, AVL FIRE, ANSYS, STAR-CD, GAS-2, VECTIS, FLUENT, PHOENICS, Flow Vision.

3). Термогазодинамические программы, использующие нульмерные и одномерные представления: AVL BOOST, WAVE, GT-Power, ИМПУЛЬС, ВОЛНА, ДИЗЕЛЬ-2/4т.

4). Программы исследования, проектирования и оптимизации топливных систем: Ricardo, ПК AMESIM, ПК «Впрыск» (Bosch).

Проведенный сравнительный анализ исследований показал следующее:

1). Наибольшее распространение в настоящее время получили фазово-функциональные квазидинамические микро- и макромодели рабочего процесса и процессов в отдельных системах ПДВС. Эти модели на высоком уровне описывают сложные локальные нестационарные явления, происходящие в ПДВС и, как правило, предназначены для оценки чувствительности рабочего цикла к рассматриваемым явлениям.

2). Совершенствование математического описания ПДВС целесообразно выполнять в следующих направлениях:

– повышение адекватности и расширение возможностей применяемых математических моделей, за счет более полного учета взаимосвязи термодинамического, газодинамического, гидродинамического и механического звеньев ПДВС при их совместной работе как на установившихся, так и на переходных режимах;

– сокращение вычислительных ресурсов при сохранении требуемой точности за счет рационального применения математических моделей;

– унификация моделей для возможности их совместного применения в системах автоматизированного проектирования.

3). Несмотря на несомненные достоинства коммерческих программ им присущи недостатки, связанные с высокой стоимостью, большими затратами вычислительных ресурсов и ограниченными возможностями по исследованию переходных режимов работы ПДВС.

4). Характерной особенностью применяемых динамических моделей ПДВС является упрощение динамической сущности двигателя связанное с принятием допущения, что угловая скорость в течение рабочего цикла равна постоянной средней частоте вращения коленчатого вала ( ср ).

Отмеченное положение затрудняет проведение исследований ПДВС и его отдельных систем на переходных режимах работы.

5). При совершенствовании характеристик ПДВС практически не используются такие важнейшие принципы системного анализа как принцип интеграции и эмерджентности, что снижает достоверность получаемых данных. Поршневой двигатель является упорядоченной совокупностью элементов с определенными связями и обладает особыми системными свойствами, не присущими отдельным элементам. Эти свойства появляются в результате совмещения функций во времени и в пространстве. При этом сумма оптимальных решений достигнутых по подсистемам ПДВС не гарантирует оптимизации двигателя «в целом», т.е. свойство выполнять заданную целевую функцию реализуется только системой в целом, а не отдельными ее элементами. Отмеченное положение затрудняет принятие глобальных решений по результатам вычислительных экспериментов и ограничивает область применения математических моделей.

6). Перспективным направлением улучшения характеристик поршневых двигателей на установившихся и переходных режимах, позволяющим существенно повысить эффективность доводки ПДВС на этапе проектирования, является анализ функционирования двигателя как единой динамической системы. Этот анализ в частных случаях (т. е. на установившихся режимах) должен давать результаты, совпадающие с известными, а на переходных режимах существенно их уточнять.

7). Теория, обеспечивающая анализ функционирования и определение параметров двигателя как единой динамической системы, должна базироваться на иерархической системе динамических моделей ПДВС и программном обеспечении, обладающем экономичностью, открытостью и гибкостью, что позволит сравнительно легко дополнять систему моделей по мере постановки новых задач. Иерархическая система моделей ПДВС должна обеспечивать имитацию работы двигателя в реальных динамических режимах, а также рациональное сочетание сложности и полноты описания процессов различной физической природы, с возможностью выбора инженером-исследователем моделей требуемого уровня.

В главе 2 изложены принципы построения иерархической системы моделей ПДВС, рассмотрена динамическая модель ПДВС нижнего уровня сложности, разработаны структурная схема и граф связей ПДВС, реализующие концепцию натурного рассмотрения протекающих в двигателе процессов в их энергетической взаимосвязи.

Функционирование ПДВС определяет взаимосвязанная совокупность процессов различной природы: механических, характеризуемых движением твердых звеньев, тепловых, газодинамических, гидродинамических, физико-химических и информационных. Большая часть из перечисленных процессов имеет сложное, трудно формализуемое описание, требующее существенных вычислительных ресурсов.

Возможность получения достаточно простого математического описания процесса функционирования ПДВС заключается в том, что перечисленные процессы различной физической природы имеют существенно разные времена установления (времена релаксации, временные масштабы).

В динамической системе с сильно различающимися временными масштабами можно выделить «быстрые» (Y) и «медленные» (X) переменные. При этом в процессе функционирования системы существуют такие временные интервалы, в течение которых «медленные» переменные изменяются мало, а «быстрые» переменные претерпевают значительную эволюцию и достигают значений, соответствующих стационарным решениям уравнений для Y.

Путем исключения «быстрых» переменных может быть значительно понижено число переменных, а исходная сложная динамическая система сведена к системе меньшей размерности. Именно эта особенность является принципиальной и на ее основе может быть построена стратегия разработки математического описания двигателя «в целом», отражающая его функционирование во времени, как единой динамической системы.

Поскольку главная функция двигателя – преобразование химической энергии топлива в механическую работу на установившихся и переходных режимах, то основная базовая модель (динамическая модель нижнего уровня сложности) должна отражать именно этот важнейший аспект. В данном случае определяющим будет время установления механической подсистемы, то есть коленчатого вала и связанных с ним деталей. Газовые процессы, происходящие в цилиндре и связанные с изменением объема рабочего тела, имеют время установления того же порядка.

Названные процессы и их времена установления являются базовыми.

Остальные процессы имеют либо значительно (отличающиеся на несколько порядков) меньшие времена установления (процесс горения топлива, гидро- и газодинамические процессы в магистралях и местных сопротивлениях, электромеханические процессы в устройствах управления) и описываются «быстрыми» переменными, либо значительно большие (процессы теплообмена) времена установления. Выделение базовых переменных (фазовых координат), и соответственно базовой динамической модели направлено на уменьшение числа степеней свободы, описывающих систему.

Это позволяет выполнить упрощенное описание сложных процессов различной природы, протекающих в двигателе, и получить экономичную с точки зрения затрат машинного времени модель ПДВС.

Помимо экономичной базовой динамической модели, применяемой на начальных этапах анализа процесса функционирования ПДВС, необходимо иметь детализированные динамические модели ПДВС (модели верхнего уровня). Данные модели предназначены для решения частных задач, связанных с кардинально влияющими на работу двигателя процессами (системами). При этом важное значение имеет взаимосвязанность уровней детализации описания отдельных процессов и систем ПДВС.

Иерархическая система моделей базируется на структурной схеме ПДВС, представленной на рис. 1.

Структура каждого из векторов и операторов схемы приведена в табл. 1 и 2 на примере дизельного двигателя.

Характеристика векторов структурной схемы ПДВС Вектор Описание вектора Основные компоненты вектора Вектор управляющих – давление и температура окружающей среды;

воздействий (регулируемых – положение рейки топливного насоса;

и нерегулируемых); вклю- – угол опережения впрыска топлива;

чает внешние воздействия – нагрузка (момент сопротивления) на валу.

со стороны окружающей среды или управляющие воздействия со стороны метров и характеристик; – характеристики топливоподачи;

включает параметры и ха- – масса воздуха;

рактеристики, зависящие от – закрутка потока;

управляющих воздействий. – закон выгорания топлива в цилиндре двигателя;

включает фазовые коорди- – температура в цилиндре;

наты, описывающие изме- – угловая скорость;

нение состояния ПДВС как – угол поворота коленчатого вала.

динамической системы.

раметров; включает пара- – эффективный крутящий момент;

метры, характеризующие – удельный эффективный расход топлива;

результат процесса функ- – состав продуктов сгорания;

ционирования двигателя. – акустическое излучение;

Характеристика операторов структурной схемы ПДВС управляющих и возмущающих – система управления (регулирования);

Собственный T Отражает процесс функционирования ПДВС (изменение его состояния во времени).

Используется для опреде- – определение эффективных покаления выходных характери- зателей;

Наблюдения F Приведенная на рис. 1 структурная схема является обобщением известных подходов к математическому описанию процесса функционирования ПДВС. Так, существующие математические модели ПДВС можно классифицировать:

– по числу фазовых координат, т.е. по размерности вектора x ;

– по виду собственного оператора T;

– по размерности и перечню компонент вектора входных параметров и характеристик f ;

– по виду оператора управления U;

– по виду оператора наблюдения F.

При этом основная задача используемых в настоящее время математических моделей заключается в получении зависимостей между векторами и отдельными их компонентами, например, f F(s ), x F(f ), x F( s ) и т. п.

Основным ядром, приведенной на рис. 1 структурной схемы, является оператор собственный, определяющий возможности двигателя как генератора механической энергии. Математическое описание этого оператора – динамическая модель (модель ПДВС нижнего уровня сложности) базируется на тепломеханике и состоит из двух основных подсистем уравнений:

а) подсистемы, описывающей изменение состояния рабочего тела в цилиндре:

б) подсистемы, описывающей движение твёрдых звеньев:

Замыкающим является уравнение состояния:

где Qг – секундный приход энергии в форме теплоты при горении рабочей смеси; Q – суммарный секундный приход (расход) энергии в форме теплоты в результате теплообмена; Gпj и G рj – секундный массовый приход и расход газа через j-е клапанное отверстие (j = 1 – впускное клапанное отверстие, j = 2 – выпускное клапанное отверстие); u, i – удельная внутренняя энергия и энтальпия газовой среды;

Система уравнений (1) – (3) в рабочей форме записана для одноцилиндрового двигателя с кривошипно-шатунным механизмом. Для других типов ПДВС уравнения динамической модели записываются аналогично.

Рассмотренное математическое описание является открытым и создаёт возможность (определяя форму представления) подсоединения к нему моделей процессов, протекающих в цилиндрах и системах ПДВС.

В системе уравнений (1) – (3) можно выделить основные показатели (целевые функции) эффективности протекания рабочего процесса и функционирования отдельных систем ПДВС: Qг ( p, T,, ), Qт ( p, T,, ), Gпj ( p, T,, ), G pj ( p, T,, ), Fтр ( p, T,, ). Для определения этих показателей, в соответствии с проведенным анализом работ, широко используются соотношения теории рабочих процессов, результаты обработки экспериментальных данных, при различных подходах, отличающиеся полнотой, размерностью математического описания и затратами машинного времени. В тоже время вычислительные эксперименты на моделях ПДВС верхнего уровня, учитывающих динамику всей системы «в целом», могут рассматриваться как альтернатива натурным экспериментам, а полученные результаты служить исходной информацией для построения функциональных моделей сложных процессов, протекающих в цилиндрах и системах ПДВС. Для статистической обработки расчетных и экспериментальных данных был разработан универсальный программный блок, обеспечивающий рациональное планирование эксперимента и его статистический анализ. Программный блок включает в себя следующие модули: синтез точных D, А и Е-оптимальных планов эксперимента на кубе, линейный регрессионный анализ, корреляционный анализ, построение изолиний критерия процесса и сервисные элементы.

Поскольку базовая динамическая модель предназначена для многоцикловых расчетов, то определяющим критерием при выборе расчетных зависимостей, помимо обеспечения требуемой точности, являются затраты машинного времени. В рассматриваемой динамической модели ПДВС использовалась однозонная модель рабочего процесса, при этом секундный приход энергии в результате горения рабочей смеси определялся на основе методики, предложенной И.И. Вибе. Целесообразность использования модели И.И. Вибе в динамической модели обусловлена наличием результатов индицирования рассматриваемых двигателей в широком диапазоне режимов работы. Показатели сгорания определялись в зависимости от режимов работы двигателя по функциональным зависимостям вида:

Конвективный теплообмен в цилиндре описывался уравнением Ньютона, теплообмен излучением – законом Стефана-Больцмана. Секундный расход (приход) газа через клапанное отверстие переменной площади определялся по формуле где pвх и вх – соответственно давление и плотность газа в полости из которой происходит истечение; – функция, зависящая от режима истечения.

Определение силы трения Fтр осуществлялось на основе зависимостей М. Резека и H. Хайнена.

Для оценки изменения экологических показателей ПДВС использовались полученные на основе экспериментальных данных функциональные зависимости вида С NOx f (, n ), ССO f (, n ).

Таким образом, функциональная составляющая базовой динамической модели ПДВС включает в себя традиционные зависимости для определения показателей вспомогательных звеньев, относящихся к рабочему телу, процессам газообмена, топливоподачи, сгорания, теплообмена, а также эмпирические зависимости для определения ряда коэффициентов.

Рассмотренная динамическая модель отражает основные особенности двигателя как системы преобразующей энергию во времени и может быть использована для анализа как переходных, так и установившихся режимов при исследовании работы двигателя, а также для определения основных конструктивных параметров при его проектировании. В тоже время эта модель не дает ответов на ряд актуальных вопросов, связанных с частными, но кардинально влияющими на работу двигателя процессами и системами.

Рис. 3. Динамические характеристики ПДВС Математические модели этих процессов и систем могут быть введены в модель двигателя в результате пристыковки к собственному оператору T операторов управления U и наблюдения F. Следствием указанного действия являются высокоуровневые (детализированные) динамические модели ПДВС. Для формулирования условий на границах взаимодействующих систем ПДВС использовался метод графов связей (Bond Graphs).

Данный метод является основой многих высокоуровневых CAE-продуктов, используемых в авиационной промышленности, тяжелом машиностроении, робототехнике, автомобильной промышленности.

В главе 3 представлен комплекс высокоуровневых динамических моделей ПДВС, учитывающих газодинамические процессы в проточных частях ПДВС, функционирование системы топливоподачи, системы автоматического регулирования частоты вращения, неуравновешенность и колебания двигателя на подвеске. При этом предложен унифицированный подход к математическому описанию газовых и гидравлических систем. Перечень разрабатываемых высокоуровневых динамических моделей ПДВС определялся структурой оператора управления и напрямую связан с основными направлениями улучшения характеристик поршневых двигателей.

К основным системам, влияющим на функционирование ПДВС и обладающим серьезными резервами совершенствования поршневых двигателей, относятся: газовые и гидравлические системы (газовоздушный тракт, системы топливоподачи, охлаждения, смазки). Как показал проведенный анализ работ, в настоящее время отсутствует единая методология математического моделирования и исследования названного класса систем ПДВС. Необходимость ее разработки обусловлена существующими проблемами рационального использования существующих математических моделей с точки зрения решаемых задач, затрат машинного времени и возможности применения моделей в системах автоматизированного проектирования ПДВС.

Можно выделить ряд наиболее существенных общих особенностей характерных для газовых и гидравлических систем (ГГС) ПДВС:

1). Наличие в системах типовых элементов, к которым относятся трубопровод (канал), полость, цилиндр, местное сопротивление (изменение проходного сечения, изменение направления потока, газовая и гидравлическая арматура, разветвление и слияние потоков).

2). Процессы течения газа и жидкости сопровождаются сложными нестационарными термо-, гидро- и газодинамическими явлениями, и характеризуются изменением плотности и температуры рабочего тела, теплообменом и трением со стенками трубопроводов (каналов), волновыми явлениями в трубопроводах.

3). Наличие в ГГС глубоких внутренних связей, которые при динамическом анализе не позволяют расчленять каждую систему на независимые составляющие, т. к. сложная система в целом обладает новыми качествами, не свойственными отдельным элементам.

Для учета перечисленных выше особенностей сформулированы следующие принципы унификации математического описания ГГС ПДВС:

1). В качестве базовых соотношений используются уравнения законов сохранения (массы, импульса, энергии) и соответствующее уравнение состояния рабочего тела.

2). Для определения внутренней энергии, энтальпии, теплоемкости, расхода рабочего тела, скорости звука используются известные зависимости термодинамики.

3). Возможность исследования функционирования ГГС ПДВС в нульмерной (по пространству), одно-, двух-, трехмерной, а также стационарной и нестационарной постановке с выбором моделей требуемой размерности (требуемого иерархического уровня).

4). Использование для численного моделирования пространственных потоков метода С.К. Годунова, обеспечивающего выполнение расчетов при любых уровнях давления.

5). Использование граничных условий различных типов, реализация учета взаимодействия пространственного потока с движущейся контактной границей, а также алгоритмов объединения математических моделей с различным числом пространственных координат.

При использовании предлагаемого унифицированного подхода реализуются единые принципы математического описания ГГС ПДВС с рабочим телом, подчиняющимся различным уравнениям состояния, с рациональной пространственной детализацией изучаемых явлений. Это позволяет при сохранении необходимой точности проводимых исследований существенно сократить затраты машинного времени, связанные с расчетом ГГС ПДВС.

Для математического описания термодинамических процессов с переменной массой, не связанных с изменением химического состава вещества, в полостях и цилиндрах используется нульмерная модель, которая включает уравнения для скорости изменения удельного объема и температуры рабочего тела (законы сохранения массы и энергии) в следующем общем виде:

где Gпj – секундный массовый приход рабочего тела по j-му каналу; G рq – секундный массовый расход рабочего тела по q-му каналу; П пj – удельный приход энергии рабочего тела j-му каналу; П рq – удельный расход энергии рабочего тела по q-му каналу; П u p i ; j 1, 2, 3,, J ;

При расчете процессов в полостях с переменным объемом система уравнений (4) дополняется уравнениями, описывающими законы движения твердых звеньев.

Исходная система дифференциальных уравнений одномерного нестационарного потока сжимаемого газа или жидкости записывается в следующем виде:

где d г – гидравлический диаметр трубы (канала), d г ; А – площадь сечения трубы; Р – периметр. Коэффициенты тр и т определялись по полуэмпирическим зависимостям.

Для описания одномерного нестационарного течения газа через местные сопротивления в качестве исходной использовалась методика, предложенная в работах Г.В. Гогричиани. Эта методика была усовершенствована за счет применения более эффективного алгоритма решения уравнений, описывающих течение газа через местные сопротивления.

Для описания течения газа или жидкости в двух- или трехмерной постановке использовалась система дифференциальных уравнений в форме Эйлера или Навье-Стокса. При численном интегрировании уравнений Навье-Стокса и постановке граничных условий на открытой границе использовались результаты работ Ю.А. Гришина. На основе рекомендаций, изложенных в работах Г.В. Гогричиани, выполнен учет взаимодействия пространственного потока с движущейся контактной границей, течения в разветвленном трубопроводе, а также реализована возможность объединения («сшивки») математических моделей с различным числом пространственных координат. В данном случае иерархическая структура разработанного математического описания ГГС связана с размерностью математических моделей.

Решение систем обыкновенных дифференциальных уравнений осуществлялось методом Рунге-Кутта четвертого порядка точности, систем уравнений в частных производных методом С.К. Годунова.

Рассмотренные системы уравнений замыкаются соответствующим уравнением состояния. Проведенный анализ работ позволил выделить следующие уравнения состояния:

p RT – воздух, топливовоздушная смесь, отработавшие газы;

p 0 n 1 n – моторное масло (работы Ю.Б. Подчуфарова);

B – бензин, дизельное топливо (работы Л.В. Грехова, Р.З. Кавтарадзе);

газовой фазы (работы Л.В. Грехова).

На основе приведенных уравнений состояния были получены зависимости для расчета теплоемкости, скорости звука, показателя адиабаты, внутренней энергии, энтальпии, прихода (расхода) энергии в форме теплоu u u ты, расхода рабочего тела, производных,, Эффективность и адекватность предложенного унифицированного подхода была подтверждена в результате серии тестовых вычислительных экспериментов. В частности, показана важность учета диссипативных процессов при расчете пространственных газовых течений, необходимость учета газовой фазы в дизельном топливе, механизма нагрева топлива в процессе эксплуатации. Подтверждена адекватность разработанного способа постановки граничных условий при математическом описании течения дизельного топлива в трубе с учетом изменения температуры. Показана возможность существенного сокращения затрат машинного времени, связанных с численным расчетом ГГС, за счет рационального применения разработанных моделей.

Рассмотренный унифицированный подход был апробирован при моделировании системы топливоподачи и пространственных газодинамических процессов в проточных частях ПДВС.

Так, на базе унифицированного подхода к описанию ГГС были разработаны высокоуровневые динамические модели двигателей ТМЗ-450Д и ВАЗ-2111, учитывающие пространственные газодинамические процессы в проточных частях. Размерность и комбинация моделей течения газа выбирались в соответствии с решаемыми задачами.

Для дизельного двигателя ТМЗ-450Д в одномерной постановке были выполнены расчеты течения газа в газовоздушном тракте (ГВТ) на установившихся и переходных режимах, проанализированы закономерности влияния фаз газораспределения, законов открытия клапанов, длины трубопроводов на массовое наполнение цилиндра и эффективные показатели работы двигателя. С помощью комбинации двумерной и одномерной моделей был выполнен расчет системы эжекционного охлаждения дизеля и оценка ее эффективности. На базе комбинации трехмерной и одномерной моделей были исследованы закономерности пространственного течения в винтовом (спиральном) впускном канале, цилиндре и камере сгорания, а также закономерности изменения мгновенных значений коэффициентов расхода и гидравлического сопротивления с учетом реального течения потока на впуске.

Для двигателя ВАЗ-2111 в одномерной постановке был выполнен анализ закономерностей течения газа во впускном коллекторе на установившихся и переходных режимах и закономерностей межцилиндровой неравномерности показателей двигателя.

На рис. 4 приведена схема, иллюстрирующая алгоритм взаимодействия одномерных математических моделей впускной (выпускной) систем с основным ядром.

Рис. 4. Схема, иллюстрирующая алгоритм взаимодействия одномерных математических моделей впускной (выпускной) систем с основным ядром Ne, кВт mв10-4, кг В результате вычислительных экспериментов для двигателя ВАЗбыли выработаны практические рекомендации по модернизации впускной системы. Изготовлен опытный образец ресивера с двухрежимным ступенчатым изменением длины, показанный на рис. 7. При этом за основу были взяты штатные системы коллектор-ресивер двигателей ВАЗ-2111 и Volkswagen. В результате проведенных вычислительных экспериментов с штатной и усовершенствованной системами впуска было получено снижение межцилиндровой неравномерности по мощности и среднему индикаторному давлению на частоте 2000 об/мин на 21 %, на частоте 5000 об/мин на 16 %, мощностные характеристики двигателя улучшились на 6-8 %. Результаты проведенных вычислительных экспериментов были полностью подтверждены экспериментальными исследованиями на стенде и в реальных дорожных условиях.

v 0, видуальных впускных трубопроводов Для двигателя ТМЗ-450Д на основе математической модели двумерного нестационарного течения газа было выполнено теоретическое исследование эффективности эжекционного охлаждения. При эжекционном охлаждении отработавшие газы подсасывают охлаждающий воздух, что позволяет сократить (полностью или частично) затраты энергии ПДВС на привод вентилятора. Алгоритм взаимодействия модели эжектора и основного ядра аналогичен рассмотренному на рис. 4. Для сокращения затрат машинного времени при расчете течения газа в выпускном канале использовалась комбинация одномерной и двумерной моделей.

На рис. 8 приведены принципиальная и расчетная схемы эжекционного охлаждения; на рис. 9 и 10 – основные закономерности функционирования системы «ПДВС-эжектор».

Рис. 8. Принципиальная (а) и расчетная (б) схемы эжекционного v, м/c Оценка эффективности эжекционного охлаждения двигателя ТМЗД производилась путем сравнения полученных значений объёмного расхода подсасываемого воздуха с экспериментальными значениями производительности вентилятора. Применение эжекционного охлаждения для данного одноцилиндрового двигателя позволяет сократить мощность, потребляемую вентилятором, как минимум на 35 %.

С помощью трехмерной математической модели были исследованы закономерности пространственного течения в винтовом впускном канале, а также цилиндре и камере сгорания дизельного двигателя ТМЗ-450Д в установившихся и переходных режимах. В данном случае решались задачи интегральной оценки винтового впускного канала с точки зрения его расходной и вихреобразующей способности; определения коэффициентов расхода и гидравлического сопротивления канала с учетом реального течения потока; оценки влияния характеристик канала на протекание процессов смесеобразования и сгорания.

взаимодействия модели трехмерного течения газа с основным ядром Для сокращения затрат машинного времени расчет прямолинейных участков каналов выполнялся в одномерной постановке, при этом граница перехода от одномерного течения к трехмерному определялась контрольными расчетами.

В процессе разработки математической модели трехмерного течения газа были проведены предварительные вычислительные эксперименты по оценке закономерностей влияния размеров расчетной сетки на величину расхода газа и давление в цилиндре. В данном случае определяющим является размер ячейки в направлении оси z ( hz ), который непосредственно связан с изменением проходного сечения клапана.

На рис. 13 – 14 приведены основные результаты, полученные при расчете трехмерного нестационарного течения газа в процессе впуска ( n 3600 об/мин).

Как показали проведенные расчеты, по всей длине горловины впускного канала при hвп кл 1,5 мм имеет место устойчивое закрученное течение. По сравнению с горловиной впускного канала детали закрученного течения в цилиндре и камере сгорания работающего двигателя весьма сложны и очень трудно выявляются. В тоже время, в цилиндре вполне различимо наличие двух крупномасштабных вихревых течений, ось вращения которых смещена относительно оси цилиндра. При этом значительно большую часть сечения цилиндра занимает вихревое течение, генерируемое винтовым впускным каналом. Отрыв струи от седла и кромки клапанной тарелки приводит к образованию обратных потоков под тарелкой клапана. Взаимодействие впускной струи со стенкой формирует крупномасштабное вихревое движение внутри цилиндра в вертикальной плоскости, состоящее из двух вихрей, вращающихся в противоположные стороны.

Полученные закономерности изменения параметров потока в цилиндре подтверждаются данными, приведенными в работах Р.Д. Еникеева, Р.З. Кавтарадзе, Л. Хейвуда.

Рис. 13. Изменение тангенциальной скорости vt потока в горизонтальном Рис. 14. Поля скоростей потока ( hвп кл 7 мм): а – v xy в горизонтальном сечении цилиндра под клапаном; б – v xz в вертикальном сечении цилиндра Для оценки вихреобразующей способности винтового канала использовалась средняя по сечению горловины канала тангенциальная скорость vt потока. Это связано с тем, что винтовой впускной канал формирует закрутку до входа в цилиндр. В тоже время, в цилиндре работающего двигателя закрученный поток не является равномерным и распространенное допущение о вращении потока в цилиндре по закону твердого тела не всегда является обоснованным.

На рис. 15 показаны полученные в результате вычислительных экспериментов закономерности изменения показателей качества винтового впускного канала от скоростных режимов работы двигателя при полной нагрузке. Показатели vt ср f (n ) и mв f (n ) практически линейно зависят от частоты вращения и при многоцикловых расчетах переходных режимов работы дизельного двигателя могут быть введены в базовую динамическую модель в виде простых функциональных зависимостей.

vt cp, м/c Также в результате вычислительных экспериментов были определены закономерности изменения мгновенных значений коэффициентов расхода и гидравлического сопротивления с учетом реального течения потока на впуске. На рис. 16 показано сравнение графиков расхода газа, полученных в результате трехмерного, одномерного и нульмерного расчетов процесса впуска. При нульмерном и одномерном расчетах процесса впуска использовались зависимости (hкл ) и ( hкл ) соответственно. Таким образом, результаты вычислительных экспериментов на высокоуровневых моделях ПДВС являются альтернативой натурным экспериментам и могут рассматриваться как источник информации для более экономичных и простых моделей ПДВС.

На базе рассмотренного унифицированного подхода к описанию ГГС ПДВС, разработана фазовая математическая модель системы топливоподачи (СТ), ориентированная на включение в модель ПДВС (на примере дизеля ТМЗ-450Д). Эта модель включает уравнения, описывающие изменение параметров дизельного топлива в нульмерной (4) и одномерной постановке (5), выражения для граничных условий с учетом изменения температуры топлива, а также традиционные уравнения движения элементов СТ.

Алгоритм взаимодействия модели СТ с основным ядром показан на рис.

17.

Рис. 17. Схема, иллюстрирующая алгоритм взаимодействия модели Для исследования влияния параметров СТ на показатели функционирования ПДВС использовалась модель сгорания, разработанная Н.Ф. Разлейцевым и учитывающая закономерности влияния характеристик топливоподачи на процесс сгорания.

Система дифференциальных уравнений в рабочей форме, описывающих движение рычага регулятора (рис. 18) имеет вид где Fц – центробежная сила; Fтр.д. – сила трения диска; M тр. р. – момент трения на рычаге; M п – момент создаваемый пружиной;,, 0, Rт – геометрические параметры.

Рис. 18. Принципиальная схема регулятора частоты вращения:

1 – вспомогательный рычаг (пусковой рычаг); 2 – главный рычаг;

3 – задающая пружина; 4 – стартовая (пусковая) пружина; 5 – рычаг управления насосом (задающий рычаг); 6 – диск регулятора; 7 – шарик;

В результате вычислительных экспериментов были получены закономерности влияния основных конструктивных и регулировочных параметров СТ и регулятора на выходные характеристики СТ и качество работы системы автоматического регулирования (САР) частоты вращения вала.

На рис. 19 и 20 приведены некоторые результаты вычислительных экспериментов.

pвпр, МПа mx, мг;

Динамические эффекты, связанные с функционированием двигателя, непосредственно влияют на виброактивность ПДВС, которая является одним из основных экологических показателей. Для исследования закономерностей виброактивности двигателя была разработана высокоуровневая динамическая модель системы «ПДВС-подвеска», позволяющая исследовать закономерности колебаний ПДВС на подвеске, определять изменение реакции опор двигателя во времени как с учетом подвижности корпуса и неравномерности вращения коленчатого вала, так и частичной его неуравновешенности.

Расчетная система уравнений математической модели, отражающих динамику ПДВС на подвеске, базируется на теореме относительного движения и включает помимо рассмотренных ранее уравнений (1), (3):

– уравнения движения коленчатого вала с учетом подвижности корпуса и неуравновешенности:

X X H XVX

где mк – масса корпуса; X, Z и V X, VZ – координаты и составляющие скорости движения корпуса соответственно; X, Z и H X, H Z – жесткости и коэффициенты вязкого трения в элементах подвески; rн и – радиус и угол расположения неуравновешенной массы mн коленчатого вала.

На рис. 21, 22 приведены некоторые результаты расчета системы «ПДВС-подвеска».

Рис. 21. Графики зависимости уг- Рис. 22. Зависимость «потери» мощловой скорости от времени: ности (%) от жесткости и коэффициента вязкого трения в элеменс учетом подвижности корпуса;

без учета подвижности корпуса Результаты вычислительных экспериментов на модели «ПДВСподвеска» могут использоваться для снижения негативных последствий от вибрации двигателя, за счет правильного выбора параметров его подвески, т.е. упругих и демпфирующих свойств опор, а также точек их расположения.

Адекватность разработанного комплекса динамических моделей проверялась путем сопоставления результатов вычислительных экспериментов с экспериментальными данными конструкторского отдела двигателей ОАО «АК «Туламашзавод», полученными на испытательном стенде фирмы «AVL-Zllner» (рис. 23).

Рис. 23. Моторный стенд для испытания дизелей Погрешности в определении давления газа в цилиндре, давления топлива в полости распылителя, массы свежего заряда, частоты вращения коленчатого вала не превышают 12 %, эффективных показателей работы двигателя (мощности, расхода топлива, крутящего момента) – 3 %.

В главе 4 приведены результаты вычислительных экспериментов по исследованию закономерностей функционирования дизельного двигателя как единой динамической системы на переходных режимах в сравнении с традиционными подходами.

С помощью разработанного математического и программного обеспечения реализован натурный подход к расчету переходных режимов двигателя, позволяющий выполнить анализ функционирования ПДВС и его основных систем в реальном времени при любых законах нагружения. При этом установившийся режим рассматривается как частный случай переходного.

На рис. 24. приведены графики изменения угловой скорости ( ), крутящего момента ( M e ), цикловой подачи топлива ( mx ), координаты (Х) и скорости (Vx ) корпуса, давления в цилиндре ( p ), показателей качества ( mв, vt ср ) винтового впускного канала, экологических показателей ( С NOx, ССO ), параметров потока во впускной ( vвп, pвп ), выпускной ( vвып, pвып ) системах и системе топливоподачи ( p f ) при разгоне двигателя ТМЗ-450Д и набросе нагрузки.

Приведенные на рис. 24 результаты свидетельствуют о широких возможностях разработанного математического и программного обеспечения по исследованию переходных режимов работы ПДВС. В результате проведенных вычислительных экспериментов и сравнений (рис. 25) показателей работы ПДВС на переходном и сходственных установившихся режимах было получено, что расхождения в определении показателей ГВТ 2 %, характеристик системы топливоподачи – 23 %, эффективных показателей работы двигателя – 12 %.

, рад/с vвп, м/c СCO, ppm Рис. 24. Изменение показателей работы дизеля ТМЗ-450Д на переходном режиме, рад/c Рис. 25. Изменение угловой скорости и крутящего момента на переходном и сходственных установившихся режимах В главе 5 приведена методика проектировочных расчетов поршневых двигателей и примеры ее практического использования для повышения эффективности функционирования дизеля ТМЗ-450Д в составе электроагрегата.

В основу методики положен метод ЛП-поиска, с помощью которого решено множество различных оптимизационных задач в области автомобильной техники.

Для проведения вычислительных экспериментов, обеспечивающих реализацию этого метода, использовалась иерархическая система моделей ПДВС, которая позволяет установить связь как основных конструктивных и эксплуатационных параметров, так и параметров систем двигателя с его статическими и динамическими характеристиками.

Методика проектировочных расчетов ПДВС включает следующие этапы:

1. Формирование расчетных точек пространства основных конструктивных параметров ПДВС с помощью метода ЛП-поиска.

2. Многократный машинный анализ функционирования ПДВС с помощью динамической нижнего уровня сложности.

3. Выбор совокупности основных конструктивных параметров (расчетных точек), обеспечивающих выполнение требований технического задания.

4. Формирование расчетных точек пространства конструктивных параметров систем двигателя с помощью метода ЛП-поиска.

5. Многократный машинный анализ функционирования ПДВС на высокоуровневых динамических моделях.

6. Выбор совокупности конструктивных параметров (расчетных точек) систем ПДВС обеспечивающих выполнение требований технического задания 7. Поверочный расчет правильности выбранных значений всех параметров.

Рассмотренная методика может использоваться как проектировании, так и при доводке поршневых двигателей.

На основе предложенной методики были выполнены расчеты газовоздушного тракта, системы газообмена и системы автоматического регулирования частоты вращения. Требования к характеристикам двигателя соответствовали дизельному двигателю ТМЗ-450Д.

Вычислительный эксперимент по определению конструктивных параметров ГВТ и системы газообмена включал 30 опытов и проводился для режима: n = 3000 об/мин, = 1,5, соответствующего работе дизеля в составе с электроагрегатом при 100 % нагрузке. Расчет функционирования двигателя в каждом опыте выполнялся до достижения им установившегося режима. Ставилась задача определения длины впускного канала Lвп и фаз газораспределения вып1, вып 2, вп1, вп 2. В качестве критериев оптимальности использовались: M e, N e, g e.

На рис. 26 приведено сравнение расчетных показателей работы двигателя с базовой и улучшенной конструкцией ГВТ и системы газообмена по скоростной характеристике.

Ne, кВт ge, г/(кВтч) Рис. 26. Сравнение показателей работы двигателя с нию с базовым улучшенной (2) и базовой (1) конструкцией ГВТ и сис- вариантом.

Вычислительный эксперимент по определению конструктивных параметров САР частоты вращения коленчатого вала включал 30 опытов. В результате предварительной оценки возможности улучшения качества процесса регулирования при работе дизеля в составе с электроагрегатом из всего перечня параметров были выбраны: свободная длина Lп0 и жесткость k п пружины, момент инерции рычага J р. На режиме холостого хода имитировался ступенчатый наброс и сброс 100 % нагрузки. В качестве критериев оптимальности использовались: наклон регуляторной ветви () и время переходного процесса ( ) при набросе нагрузки.

В результате проведенных расчетов с учетом значимости критериев оптимальности были получены квазиоптимальные параметры САР частоты вращения коленчатого вала для условий работы дизеля в составе с электроагрегатом. По сравнению с базовым вариантом наклон регуляторной ветви уменьшился с = 5,07 % до = 4,80 %, а время переходного процесса – с = 1,1 с до = 0,44 с.

На рис. 27 показано сравнение переходного процесса при работе двигателя с базовой и улучшенной конструкцией САР частоты вращения коленчатого вала.

n, об/мин n, об/мин Рис. 27. Сравнение показателей работы двигателя с базовой (а) и улучшенной (б) конструкцией САР частоты вращения вала

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В результате выполненной работы решена научно-техническая проблема, состоящая в развитии теории, обеспечивающей определение параметров поршневых двигателей как единой динамической системы и направленной на повышение эффективности их функционирования. Основные результаты и выводы работы заключаются в следующем:

1. Работа поршневых двигателей характеризуется исключительно сложной взаимосвязью всех звеньев динамической системы. Важнейшее значение для оптимизации конструкции ПДВС с учетом переходных режимов работы приобретает моделирование процесса функционирования ПДВС как единой динамической системы.

2. Разработана иерархическая система моделей ПДВС, включающая динамическую модель низшего уровня сложности и высокоуровневые динамические модели, учитывающие газодинамические процессы в проточных частях, функционирование системы топливоподачи, системы автоматического регулирования частоты вращения, неуравновешенность и колебания двигателя на подвеске. Адекватность разработанных математических моделей подтверждена серией тестовых расчетов, а также сопоставлением полученных результатов с экспериментальными данными.

3. Разработан и апробирован расчетами газовоздушного тракта и системы топливоподачи унифицированный подход к математическому описанию газовых и гидравлических систем ПДВС, с рабочим телом, подчиняющимся различным уравнениям состояния, в требуемой пространственной постановке.

4. Разработаны предложения по сокращению затрат машинного времени, связанных с расчетом функционирования ПДВС, за счет рационального применения математических моделей.

5. По результатам вычислительных экспериментов на динамических моделях установлены закономерности влияния параметров газовоздушного тракта, системы топливоподачи, системы автоматического регулирования частоты вращения, подвески на статические и динамические характеристики ПДВС. Для двигателя ВАЗ-2111 выработаны и подтверждены экспериментально практические рекомендации по модернизации впускной системы, изготовлен опытный образец впускной системы с двухрежимным ступенчатым изменением длины. При этом было получено снижение межцилиндровой неравномерности по мощности и среднему индикаторному давлению на частоте 2000 об/мин на 21 %, на частоте 5000 об/мин на 16 %, мощностные характеристики двигателя улучшились на 6-8 %.

6. Повышен уровень отображения переходных режимов работы ПДВС как системы «в целом» по сравнению с традиционными подходами за счет более полного учета внутрициклового и межциклового изменения показателей работы двигателя. В результате сравнений показателей работы ПДВС на переходном и сходственных установившихся режимах было получено, что максимальные отклонения в определении характеристик системы топливоподачи достигают 23 %, параметров ГВТ – 2 %, эффективных показателей работы двигателя – 12 %.

7. Разработан программный комплекс системного моделирования переходных и установившихся режимов работы ПДВС (свидетельство о регистрации № 16505 от 13 октября 2010 г.). Программный комплекс является открытым и может быть дополнен уже существующими моделями, описывающими на высоком уровне локальные аспекты функционирования ПДВС, относящиеся к рабочему процессу, напряженно-деформированному состоянию деталей и экологическим показателям двигателя.

8. Предложена методика проектировочных расчетов, позволяющая определить структуру и параметры ПДВС, обеспечивающие выполнение требований к характеристикам двигателя как в установившихся, так и в неустановившихся режимах функционирования. В результате проведенных расчетов были получены квазиоптимальные параметры ГВТ и системы газообмена, позволяющие для режима работы дизеля в составе с электроагрегатом увеличить крутящий момент и мощность двигателя на 7,5 % при незначительном ухудшении топливной экономичности по сравнению с базовым вариантом. Получены квазиоптимальные параметры САР частоты вращения для условий работы дизеля в составе с электроагрегатом, позволяющие уменьшить наклон регуляторной ветви с = 5,07 % до = 4,80 % и время переходного процесса – с = 1,1 с до = 0,44 с.

9. Программный комплекс системного моделирования переходных и установившихся режимов работы ПДВС и методика проектировочных расчетов внедрены в практику ОАО «АК «Туламашзавод» и используется для оптимизации конструкции многоцелевых дизельных двигателей. Ряд положений диссертационной работы используется при чтении лекций, проведении лабораторных и практических занятий по курсам «Динамика двигателей», «Механика жидкости и газа», «Основы научных исследований и планирования экспериментов на транспорте» в ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет».

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

Статьи в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК:

1. Малиованов М.В. Разработка математической модели течения газа в трубопроводе двигателя / М.В. Малиованов, Г.В. Поздеев, Р.Н. Хмелев // Известия ТулГУ. Серия «Автомобильный транспорт». – Тула: Изд-во ТулГУ, 1999. – Вып. 3. – С. 89-92.

2. Малиованов М.В. К вопросу разработки математического и программного обеспечения процесса проектировочного расчета ДВС / М.В. Малиованов, А.С. Пустовгар, Р.Н. Хмелев // Известия ТулГУ. Серия «Автомобильный транспорт». – Тула: Изд-во ТулГУ, 1999. – Вып. 3. – С. 69-74.

3. Чесноков С.А. Лабораторно-измерительный комплекс для исследования горения в ДВС / С.А. Чесноков, И.В. Кузьмина, Р.Н. Хмелев и др.

// Известия ТулГУ. Серия «Автомобильный транспорт». – Тула: Изд-во ТулГУ, 1999. – Вып. 3. – С. 108-110.

4. Хмелев Р.Н. Математическая модель течения газа в канале сложной пространственной конфигурации / Р.Н. Хмелев // Известия ТулГУ.

Серия «Автомобильный транспорт». – Тула: Изд-во ТулГУ, 2000. – Вып. 4.

– С. 107-112.

5. Малиованов М.В. К вопросу разработки методики учета газодинамических процессов в динамических моделях ДВС / М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Известия ТулГУ. Серия «Автомобильный транспорт». – Тула: Изд-во ТулГУ, 2001. – Вып. 5. – С. 123-128.

6. Малиованов М.В. Теоретическое исследование эффективности эжекционного охлаждения малоразмерного одноцилиндрового дизеля / М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Известия ТулГУ. Серия «Автомобильный транспорт». – Тула: Изд-во ТулГУ, 2001. – Вып. 5. – С. 128-132.

7. Малиованов М.В. К вопросу поиска квазиоптимальных параметров системы эжекционного охлаждения двигателей и агрегатов сельскохозяйственных машин / М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Известия ТулГУ.

Серия «Автомобильный транспорт». – Тула: Изд-во ТулГУ, 2002. – Вып. 6.

– С. 139-142.

8. Гришин Ю.А. Способы постановки граничных условий при численном моделировании газодинамических процессов в ДВС / Ю.А. Гришин, Р.Н. Хмелев // Известия ТулГУ. Серия «Автомобильный транспорт».

– Тула: Изд-во ТулГУ, 2003. – Вып. 7. – С. 161-167.

9. Кондратьев А.С. К вопросу учета трения и теплообмена при численном моделировании газодинамических процессов в ДВС / А.С. Кондратьев, Р.Н. Хмелев // Известия ТулГУ. Серия «Автомобильный транспорт». – Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. – Вып. 8. – С. 158-164.

10. Елецкая Г.П. Разработка и исследование математической модели двигатель-генераторной установки на базе свободно-поршневого ДВС / Г.П. Елецкая, М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев и др. // Известия ТулГУ. Серия «Автомобильный транспорт». – Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. – Вып. 8. – С. 79-88.

11. Малиованов М.В. Математическое описание процессов в полостях систем топливоподачи высокого давления / М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Известия ТулГУ. Серия «Автомобильный транспорт». – Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. – Вып. 9. – С. 191-197.

12. Елагин М.Ю. Модернизация впускной системы автомобильного двигателя / М.Ю. Елагин, В.В. Смекалин, Р.Н. Хмелев // Известия ТулГУ.

Серия «Автомобильный транспорт». – Тула: Изд-во ТулГУ, 2005. – Вып. 9.

– С. 96-100.

13. Ахромешин А.В. Эколого-динамические характеристики ДВС с переменной степенью сжатия / А.В. Ахромешин, М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Известия ТулГУ. Серия «Автомобильный транспорт». – Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. – Вып. 10. – С. 73-80.

14. Малиованов М.В. К разработке математической модели ДВС с уравновешивающими валами / М.В. Малиованов, Т.О. Федина, Р.Н. Хмелев // Известия ТулГУ. Серия «Автомобильный транспорт». – Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. – Вып. 10. – С. 149-156.

15. Малиованов М.В. О разработке структурной схемы комбинированного двигателя и особенностях его математического описания / М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Известия ТулГУ. Серия «Автомобильный транспорт». – Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. – Вып. 10. – С. 157-166.

16. Малиованов М.В. О построении статических характеристик поршневых ДВС / М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Известия ТулГУ. Серия «Технические науки». – Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. – Вып. 3. – С. 166-170.

17. Малиованов М.В. Применение графов связей при разработке математического описания поршневых ДВС / М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Известия ТулГУ. Серия «Технические науки». – Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. – Вып. 1. – С. 122-129.

18. Хмелев Р.Н. Использование метода Годунова при трехмерном численном моделировании газовоздушного тракта ДВС с учетом диссипативных процессов / Р.Н. Хмелев // Известия ТулГУ. Серия «Технические науки». – Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. – Вып. 4, часть 2. – С. 170-178.

19. Базаева Н.С. Моделирование систем топливоподачи и автоматического регулирования частоты вращения дизельного двигателя / Н.С. Базаева, М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Известия ТулГУ. Серия «Технические науки». – Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. – Вып. 1. – С. 172-178.

20. Гришин Ю.А. Постановка граничных условий при математическом описании течения дизельного топлива в трубе / Ю.А. Гришин, Р.Н. Хмелев, Н.С. Базаева // Вестник МГТУ. Серия «Машиностроение».

2011. № 2. – С. 102-109.

Монография:

21. Хмелев Р.Н. Математическое и программное обеспечение системного подхода к исследованию и расчету поршневых двигателей внутреннего сгорания: монография / Р.Н. Хмелев. – Тула: Изд-во ТулГУ, 2011.

– 229 с.

Учебные пособия:

22. Авдеев К.А. Динамика двигателей внутреннего сгорания: учебное пособие / К.А. Авдеев, М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев. ФГУП НТЦ «Информрегистр», депозитарий электронных изданий, рег. № 0321002388, 23.11.2010 – 99 с.

23. Авдеев К.А. Теория рабочих процессов автомобильных двигателей: учебное пособие / К.А. Авдеев, И.Е. Агуреев, А.П. Безгубов, Р.Н. Хмелев. ФГУП НТЦ «Информрегистр», депозитарий электронных изданий, рег. № 0321002389, 23.11.2010 – 103 с.

Статьи в других изданиях:

24. Малиованов М.В. Разработка математического описания газодинамических процессов в форме, ориентированной на включение в динамическую модель ДВС / М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Автотракторостроение, промышленность и высшая школа: тез. докл.

XXVII НТК МГТУ (МАМИ), Москва, 1999. – С. 29-31.

25. Воронин Д.О. Разработка математического и программного обеспечения исследования динамики дизельного ДВС с учетом распределенности параметров газового потока во впускной системе / Д.О. Воронин, М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев и др. // Течения газа и плазмы в соплах, струях и следах: тез. докл. XVIII Международного семинара. СанктПетербург, БГТУ «Военмех», 2000. – С.151-152.

26. Малиованов М.В. Расчетное исследование возможности эжекционного охлаждения ДВС / М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки кадров: тез.

докл. XXXI НТК, Москва, МГТУ «МАМИ», 2000. – С. 56-57.

27. Малиованов М.В. Разработка математической модели и теоретическое исследование функционирования системы «ДВС-эжектор» / М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Совершенствование мощностных экономических и экологических показателей ДВС: матер. VIII Междунар. научн.-практ. конф., Владимир, Владим. гос. ун-т., 2001. – С. 175-177.

28. Малиованов М.В. Расчетное исследование впускной системы двигателя ТМЗ-450Д / М.В. Малиованов, А.А. Плешанов, Р.Н. Хмелев // Совершенствование мощностных экономических и экологических показателей ДВС: матер. VIII Междунар. научн.-практ. конф., Владимир, Владим.

гос. ун-т., 2001. – С.177-179.

29. Малиованов М.В. Исследование влияния газодинамических процессов на функционирование ДВС (на примере малоразмерного одноцилиндрового дизеля) / М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Луканинские чтения. Проблемы и перспективы развития автотранспортного комплекса: тез.

докл. НТК. – М.: МАДИ (ГТУ), 2003. – С. 55-57.

30. Малиованов М.В. К вопросу разработки математического и программного обеспечения расчета газодинамических процессов в ДВС / М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Совершенствование мощностных, экономических и экологических показателей ДВС: материалы IX Междунар.

НПК. – Владимир: ВлГУ, 2003. – С. 213 - 216.

31. Малиованов М.В. Исследование влияния газодинамических характеристик винтового впускного канала дизеля на показатели процесса сгорания / М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Автомобиль и техносфера (ICATS’2004): материалы III Международной НПК, КГТУ-КАИ, Казань, 2003. – С. 132-136.

32. Малиованов М.В. Методика определения показателей качества винтового впускного канала дизеля и оценки их влияния на характеристики процесса сгорания / М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки кадров: тез.

докл. МНТК, МГТУ (МАМИ), Москва, 2003. – С.45-47.

33. Малиованов М.В. Разработка комплекса математических моделей для описания газодинамических процессов в ДВС / М.В. Малиованов, Р.Н.

Хмелев // Двигатели внутреннего сгорания. Научно-технический журнал.

– Харьков: НТУ «ХПИ», 2004. №1(4). – С. 43-45.

34. Малиованов М.В. О рациональном описании гидрогазодинамических систем ДВС // М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев / Образование через науку: материалы докладов Международного симпозиума. – М.: МГТУ им.

Н.Э. Баумана, 2005. – C. 106-107.

35. Малиованов М.В. Об определении реакции опор ДВС с учетом подвижности корпуса, неравномерности вращения и частичной неуравновешенности коленчатого вала / М.В. Малиованов, А.А. Плешанов, Р.Н. Хмелев и др. // Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей: материалы X МНПК. – Владимир:

ВлГУ, 2005. – С. 64.

36. Малиованов М.В. О принципах математического описания двигателя внутреннего сгорания «в целом» / М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Современные тенденции развития автомобилестроения в России: материалы 4-ой Всероссийской научно-технической конференции (2-я с международным участием). – Тольятти, 2005. – С. 47-48.

37. Малиованов М.В. Об определении реакции опор двигателя внутреннего сгорания при учете неравномерности вращения коленчатого вала / М.В. Малиованов, Т.О. Федина, Р.Н. Хмелев // Автомобиль и техносфера:

материалы IV МНПК. – Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2005. – С. 165.

38. Елагин М.Ю. Расчет параметров впускной системы ДВС с изменяемой геометрией / М.Ю. Елагин, В.В. Смекалин, Р.Н. Хмелев // Автомобиль и техносфера: Материалы IV МНПК. – Казань: Изд-во Казан. гос.

техн. ун-та, 2005. – С. 162.

39. Малиованов М.В. О влиянии параметров подвески двигателя внутреннего сгорания на внутрицилиндровые процессы в нем / М.В. Малиованов, Т.О. Федина, Р.Н. Хмелев // Прогресс транспортных средств и систем: материалы МНПК. – Волгоград: ВолгГТУ, 2005. – С. 342-343.

40. Малиованов М.В. Оценка влияния параметров подвески на энергетический баланс двигателя ТМЗ-450Д / М.В. Малиованов, Т.О.

Федина, Р.Н. Хмелев // Актуальные проблемы автомобильного, железнодорожного, трубопроводного транспорта в Уральском регионе:

материалы МНТК. – Пермь: Изд-во ПГТУ, 2005. – С. 266-270.

41. Малиованов М.В. Опыт использования системного подхода при описании и исследовании функционирования двигатель-генераторных установок (ДГУ) / М.В. Малиованов, Э.С. Темнов, Р.Н. Хмелев // Працi Таврiйська державна агротехнiчна академiя. Вип. 37. – Мелiтополь:

ТДАТА, 2006. – С. 3-9.

42. Малиованов М.В. Разработка математической модели двигательгенераторной установки на базе дизеля ТМЗ-450Д / М.В. Малиованов, А.А. Плешанов, Р.Н. Хмелев и др.//. Двигатели внутреннего сгорания. Научно-технический журнал. – Харьков: НТУ «ХПИ», 2006. №1. – С. 51-56.

43. Базаева Н.С. Математическое описание изменение состояния дизельного топлива в полостях систем топливоподачи высокого давления / Н.С. Базаева, М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Сборник научных трудов по материалам Международной конференции «Двигатель 2007». – М.:

МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. – C. 257-260.

44. Малиованов М.В. Иерархическая система моделей ДВС / М.В.

Малиованов, Р.Н. Хмелев // Сборник научных трудов по материалам Международной конференции «Двигатель 2007». – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. – C. 113 – 118.

45. Малиованов М.В. Виртуальная лабораторная работа «Дросселирование газов» / М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Вестник ТулГУ. Серия «Автомобильный транспорт». – Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. – Вып. 1. – С.

87-90.

46. Малиованов М.В. Иерархическая система моделей ДВС / М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Грузовик. 2007. № 12. С. 15-17.

47. Малиованов М.В. Об использовании аппарата графов связей для формулирования условий на границах взаимодействующих систем поршневых ДВС / М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелев // Актуальные проблемы автомобильного транспорта: материалы II МНТК – Тула: Изд-во ТулГУ, – C. 181-188.

48. Авдеев К.А. Об учёте особенностей процесса тепловыделения в динамической модели дизельного двигателя / К.А. Авдеев, И.Е. Агуреев, Р.Н. Хмелев // Двигатель – 2010: Материалы МНТК, Москва, МГТУ им.

Н.Э. Баумана, 2010. - C. 41-45.

49. Авдеев К.А. Математическое и программное обеспечение расчёта функционирования системы топливоподачи дизельного двигателя / К.А. Авдеев, И.Е. Агуреев, Р.Н. Хмелев и др. // Двигатель – 2010: Материалы МНТК, Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. - C. 83-87.

50. Базаева Н.С. Математическая модель системы топливоподачи дизельного двигателя / Н.С. Базаева, Р.Н. Хмелев // Инновации в транспортном комплексе. Безопасность движения. Охрана окружающей среды: Материалы МНПК. - Пермь, 2010. - С. 148-155.

51. Малиованов М.В. Программный комплекс системного моделирования переходных и установившихся режимов работы поршневых двигателей внутреннего сгорания / М.В. Малиованов, А.А. Плешанов, Э.С. Темнов, Р.Н. Хмелев // Свидетельство о регистрации электронного ресурса в Объединенном фонде электронных ресурсов «Наука и образование» Института научной информации и мониторинга Российской академии образования № 16505 от 13 октября 2010 г.

52. Агуреев И.Е. Формирование характеристик поршневых ДВС как нелинейных динамических систем / И.Е. Агуреев, К.А. Авдеев, Р.Н. Хмелев и др. // 5-е Луканинские чтения. Решение энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе: тезисы докладов научно-технической конференции, Москва, МАДИ, 2011. - С. 106-107.

53. Авдеев К.А. Системный подход к исследованию и расчету поршневых двигателей в установившихся и переходных режимах / К.А. Авдеев, И.Е. Агуреев, Р.Н. Хмелев и др. // 5-е Луканинские чтения. Решение энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе: тезисы докладов научно-технической конференции, Москва, МАДИ, 2011. - С. 127-129.

54. Хмелев Р.Н. Унифицированный подход к математическому описанию газовых и гидравлических систем поршневых двигателей внутреннего сгорания / Р.Н. Хмелев // Працi Таврiйського державного агротехнологичного университету. Вип. 11., Т. 1 – Мелiтополь: ТДАТУ, 2011. – С.

204-212.



 


Похожие работы:

«Дерябин Игорь Петрович МЕТОДОЛОГИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ МНОГОПЕРЕХОДНОЙ ОБРАБОТКИ КРУГЛЫХ ОТВЕРСТИЙ КОНЦЕВЫМИ МЕРНЫМИ ИНСТРУМЕНТАМИ Специальность 05.02.08 – Технология машиностроения Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Челябинск 2009 Работа выполнена на кафедрах Технология машиностроения, станки и инструмент и Технология машиностроения Южно-Уральского государственного университета. Научный консультант – доктор технических...»

«БЕЛОБОРОДОВА ТАТЬЯНА ГЕННАДИЕВНА РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ И МЕТОДА РАСЧЕТА УСТАНОВКИ ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ОТХОДОВ Специальность 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы (Машиностроение в нефтеперерабатывающей промышленности) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук Уфа 2001 www.sp-department.ru Работа выполнена на кафедре Оборудование нефтехимических заводов Стерлитамакского филиала Уфимского государственного нефтяного технического...»

«САМОЙЛОВА Елена Викторовна ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ ТЯГОВЫХ РЕДУКТОРОВ ТЕПЛОВОЗОВ Специальность 05.02.18 – Теория механизмов и машин АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург – 2010 Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Петербургский государственный университет путей сообщения на кафедре Теория механизмов и робототехнические системы....»

«Сивов Александр Александрович СНИЖЕНИЕ ВЫБРОСОВ ОКСИДОВ АЗОТА С ОТРАБОТАВШИМИ ГАЗАМИ БЕНЗИНОВОГО ДВИГАТЕЛЯ 4Ч9,2/8,6 В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЕЙ Специальности: 05.04.02 – Тепловые двигатели 05.22.10 – Эксплуатация автомобильного транспорта Автореферат диссертация на соискание учной степени кандидата технических наук Санкт – Петербург 2011 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт -...»

«УДК 629.735.33.01 ДОЛГОВ ОЛЕГ СЕРГЕЕВИЧ Моментно-инерционный фактор в формировании облика самолета Специальность 05.07.02. Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Москва - 2011 -2 Работа выполнена на кафедре Проектирование самолетов в Московском авиационном институте (национальном исследовательском университете) Научный консультант : доктор технических наук, профессор...»

«ХИСАЕВА ЗЕМФИРА ФАНИЛОВНА ПОВЫШЕНИЕ СТОЙКОСТИ МЕТАЛЛА ПЕЧНЫХ ТРУБ К КОКСООТЛОЖЕНИЮ СИЛИЦИРОВАНИЕМ ПОВЕРХНОСТИ Специальность 05.02.01 – Материаловедение (Машиностроение в нефтегазовой отрасли) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа - 2003 Работа выполнена на кафедре Машины и аппараты химических производств Уфимского государственного нефтяного технического университета. Научный руководитель доктор технических наук, профессор Кузеев...»

«КОЛОДЯЖНЫЙ Дмитрий Юрьевич УСТОЙЧИВОСТЬ И ТОЧНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПРИ ПРЕРЫВИСТОЙ ОБРАБОТКЕ РЕЗАНИЕМ ЗАГОТОВОК ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС Специальность 05.02.08 – технология машиностроения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2012 2 Работа выполнена в Федеральном бюджетном государственном образовательном учреждении Высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный политехнический университет....»

«Рожков Николай Николаевич КВАЛИМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И МОДЕЛИ КОМПЛЕКСНОГО ОЦЕНИВАНИЯ КАЧЕСТВА УСЛУГ В СОЦИАЛЬНОЙ СФЕРЕ Специальность 05.02.23 – Стандартизация и управление качеством продукции АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Санкт-Петербург 2011 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна....»

«Алонсо Владислав Фиделевич СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ПРОЧНОСТНОГО РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРЕДНЕЙ ПОДВЕСКИ АВТОМОБИЛЯ С АБС 05.05.03 – Колесные и гусеничные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Волгоград - 2008 Работа выполнена в Волгоградском государственном техническом университете Научный руководитель доктор технических наук, профессор Ревин Александр Александрович. Официальные оппоненты : доктор технических наук, профессор...»

«Антоненков Максим Александрович ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ГИДРОСТАТИЧЕСКИХ ПОДШИПНИКОВ ГЛАВНЫХ ЦИРКУЛЯЦИОННЫХ НАСОСОВ РЕАКТОРОВ НА БЫСТРЫХ НЕЙТРОНАХ, ОХЛАЖДАЕМЫХ СВИНЦОВЫМ И СВИНЕЦ-ВИСМУТОВЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯМИ Специальность 05.04.11 – Атомное реакторостроение, машины, агрегаты и технология материалов атомной промышленности АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Нижний Новгород 2013 Работа выполнена на кафедре Атомные, тепловые станции...»

«БАХОНИН АЛЕКСЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ АППАРАТОВ ДЛЯ МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Специальность 05.02.13 машины, агрегаты и процессы (машиностроение в нефтеперерабатывающей промышленности) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук У ф а 2003 2 Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете. Научный руководитель доктор технических наук,...»

«ПОЛОТЕБНОВ Виктор Олегович ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРНЫХ, КИНЕМАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕХАНИЗМОВ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ В ШВЕЙНЫХ МАШИНАХ Специальность 05.02.18 – Теория механизмов и машин АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Санкт-Петербург – 2010 Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна...»

«СТРЕЛКОВ Михаил Александрович Определение динамических нагрузок и ресурса одноканатных шахтных подъемных установок Специальность 05.05.06 – Горные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Екатеринбург – 2011 Работа выполнена в ГОУ ВПО Пермский государственный технический университет Научный руководитель – кандидат технических наук, доцент Трифанов Геннадий Дмитриевич Официальные оппоненты : доктор технических наук, профессор...»

«ЯБЛОНЕВ АЛЕКСАНДР ЛЬВОВИЧ ОСНОВЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО КОЛЕСНОГО ХОДА С ТОРФЯНОЙ ЗАЛЕЖЬЮ Специальность 05.05.06 Горные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Тверь 2011 2 Работа выполнена на кафедре Торфяные машины и оборудование ФГБОУ ВПО Тверской государственный технический университет. Научный консультант : Доктор технических наук, профессор Зюзин Борис Федорович Официальные оппоненты : Доктор...»

«Нетелев Андрей Викторович ИДЕНТИФИКАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ТЕПЛОПЕРЕНОСА В РАЗЛАГАЮЩИХСЯ МАТЕРИАЛАХ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ ЛА Специальность 05.07.03 - Прочность и тепловые режимы летательных аппаратов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2011 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московский авиационный институт (национальный...»

«Пашнина Надежда Александровна ТЕОРИЯ И МЕТОДЫ Р АСЧЕТА НАГНЕТА ТЕЛЕЙ С ВИБР АЦИОННЫМ СДАВЛИВАНИЕМ Г АЗА В ТОНКИХ ПРОФИЛИРОВАННЫХ ЗАЗОР АХ Специальность 05.02.02 – Машиноведение, системы приводов и детали машин Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Челябинск – 2010 Работа выполнена на кафедре информационно-измерительной техники Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ, г. Челябинск). Научный руководитель – доктор технических...»

«МАКСИМОВА МАРИНА ИВАНОВНА РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ УСТАНОВКИ УПЛОТНИТЕЛЬНЫХ КОЛЕЦ В КАНАВКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СБОРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ Специальность 05.02.08 Технология машиностроения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2007 Работа выполнена на кафедре технологии машиностроения государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования...»

«ГУМЕРОВ Александр Витальевич ПРЕДЕЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА ГТД В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ В ЗАПЫЛЕННОЙ АТМОСФЕРЕ Специальность: Специальность: 05.07.05 – Тепловые, электроракетные двигатели Тепловые, и энергоустановки летательных аппаратов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа-2011 Уфа Работа выполнена в Уфимском государственном авиационном техническом университете на кафедре авиационные двигатели Научный руководитель : –...»

«Азеев Александр Александрович ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОМПЛЕКСА АГРЕГАТОВ ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОГО РЕМОНТА ТРУБОПРОВОДОВ СПОСОБОМ КОМБИНИРОВАННОГО ТОРООБРАЗНОГО РУКАВА Специальность: 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Братск – 2011 2 Работа выполнена на кафедре Транспортные и технологические машины Политехнического института Сибирского федерального университета Научный руководитель : кандидат...»

«ГУСЬКОВА ЕЛЕНА ВАЛЕРЬЕВНА ПОВЫШЕНИЕ СТОЙКОСТИ ЦЕЛЬ НЫХ ЧЕРВЯЧНО-МОДУЛЬНЫХ ФРЕЗ НА ОСНОВЕ УСТАНОВЛЕНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ВЛИЯНИЯ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ ПЕРЕДНИХ УГЛОВ НА ТОЧНОСТЬ ПРОФИЛЯ ЗУБЬЕВ ПРЯМОЗУБЫХ КОЛЕС Специальность 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ульяновск – 2012 Работа выполнена на кафедре Математическое моделирование технических систем Федерального...»














 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.