Расчетно-экспериментальное исследование рабочего процесса перспективного роторно-поршневого двигателя

Предложена математическая модель рабочего процесса роторно-поршневого двигателя в трехмерной постановке. Проведена верификация математической модели этого процесса на основе данных измерений нестационарных давлений газа в камере сгорания (индицирования) и во впускном и выпускном каналах роторно-поршневого двигателя. Модель рабочего процесса такого двигателя основана на фундаментальных уравнениях количества движения, энергии, диффузии и неразрывности, записанных в форме Рейнольдса и дополненных моделью турбулентности k–?–f. Моделирование сгорания топлива выполнено с помощью расширенной модели когерентного пламени (ECFM). Численные эксперименты проведены в программном комплексе AVL FIRE. Детально рассмотрено влияние движения топливовоздушной смеси в камере сгорания роторно-поршневого двигателя (с учетом процессов впуска и выпуска в соседних камерах и перетечек рабочего тела из объемов свечных каналов в основную камеру) на процессы сгорания и эффективные показатели двигателя.

Литература

[1] Heywood J.B. Internal combustion engine fundamentals. N.Y., McGraw-Hill Book Company, 1988. 930 p.

[2] Hege J.B. The wankel rotary engine. A history. McFarland & Company, 2006. 174 p.

[3] Злотин Г.Н. Особенности рабочих процессов и пути повышения энергетической эффективности роторно-поршневых двигателей Ванкеля. Волгоград, ВолгГТУ, 2010. 120 с.

[4] Wankel F.H. Einteilung der Rotations-Kolbenmaschinen. Stuttgart, Anstalt, 1963.

[5] Poojitganont Т., Izweik H.T., Berg H.P. The simulation of flow field inside the wankel combustion chamber. Thes. 20th Conf. Mechanical Engineering Network of Thailand, 2006, p. 6.

[6] Finkelberg L.A., Kostuchenkov A.N., Zelentsov A.A. et al. Improvement of combustion process of spark-ignited aviation wankel engine. Energies, 2019, vol. 12, no. 12, art. 2292, doi: https://doi.org/10.3390/en12122292

[7] Кавтарадзе Р.З. Теория поршневых двигателей. Специальные главы. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016. 589 с.

[8] Кавтарадзе Р.З., Касько А.А., Зеленцов А.А. Профилирование камеры сгорания поршневого двигателя с непосредственным впрыскиванием бензина. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2019, № 9, с. 67–76, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2019-9-67-76

[9] AVL FIRE™. avl.com: веб-сайт. URL: https://www.avl.com/fire (дата обращения: 25.09.2021).

[10] Candel S., Poinsot T. Flame stretch and the balance equation for the flame area. Combust. Sci. Technol., 1990, vol. 70, no. 1–3, pp. 1–15, doi: https://doi.org/10.1080/00102209008951608

[11] Delhaye B., Cousyn B. Computation of flow and combustion in spark ignition engine and comparison with experiment. SAE Tech. Paper, 1996, art. 961960, doi: https://doi.org/10.4271/961960

[12] Blint R.J. The relationship of the laminar flame width to flame speed. Combust. Sci. Technol., 1986, vol. 49, no. 1–2, pp. 79–92, doi: https://doi.org/10.1080/00102208608923903

[13] Metghalchi M., Keck J.C. Burning velocities of mixtures of air with methanol, isooctane and indolene at high pressure and temperature. Combust. Flame, 1982, no. 48, pp. 191–210, doi: https://doi.org/10.1016/0010-2180(82)90127-4

[14] Meneveau C., Sreenivasan K.R. The multifractal nature of turbulent energy dissipation. J. Fluid Mech., 1991, vol. 224, pp. 429–484, doi: https://doi.org/10.1017/S0022112091001830

[15] FIRE. Users manual version 2020. AVL List GmbH, 2021.

[16] Yamamoto K. Rotary engine. Society of Automotive Engineers, 1981. 329 p.