Полная версия

Главная arrow Техника arrow Исследование охлаждения надувочного воздуха автомобильного двигателя на безмоторном стенде

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

Обзор и анализ расчетных методов определения тепловых и гидравлических характеристик ОНВ

Прикладные программы численного анализа, реализованные в виде коммерческих пакетов, широко внедряются в промышленность как инструмент проектирования различных энергетических устройств. Подобные программы - инструмент, основанный на наиболее полных физических и математических моделях. Однако они не заменяют собой теоретические, эмпирические методы, входящие в арсенал проектировщика. Точность результатов численного анализа зависит от точности задания (расчета) граничных условий [6, 14, 30]. С этой целью в настоящее время необходима разработка программ-препроцессоров и программных комплексов, реализующих синтез расчетных моделей различного уровня [6, 25].

Тепловые расчеты на начальной стадии носят предварительный проектировочный характер. Здесь синтезируется предварительная геометрия матрицы ОНВ.

В основе поверочных тепловых расчетов любого теплообменника лежат эмпирические данные, полученные в результате опытных исследований и обобщенных в виде уравнений подобия теплообмена [4, 12, 13, 17]. Общий вид уравнений:

Nu = f (Re, Pr, Г), (1)

где Re, Pr - числа подобия Рейнольдса, Прандтля, Г- геометрический фактор.

Общий вид уравнений для определения гидравлических характеристик:

ДР = оЧсЧW2/2 (2)

Блок-схема теплового расчета приведена на рис 1.1.

В «отрыве» от теплового расчета определяются гидравлические характеристики (потери давления) в каналах матрицы ОНВ. Блок-схема гидравлического приведена на рис 1.2.

В работе [26] отмечается о взаимном влиянии тепловых и гидравлических характеристик течения воздуха в каналах охлаждения сопловых дефлекторных лопаток высокотемпературных газотурбинных двигателей (ГТД). Здесь отмечено, что взаимовлияние тем выше, чем выше температурный напор (разность температур) по толщине разделяющей реагенты стенок. Однако подобная задача была решена только в отношении внутренних охлаждающих каналах. С внешней же стороны профиля лопаток граничные условия теплообмена (бГ, ТГ - коэффициент теплоотдачи и температура газа) определялись на характерных участках профиля, т.е. не локально.

Поскольку геометрия ОНВ отличается от геометрии лопаток ГТД в работах [27, 29-31] метод теплогидравлического расчета был спроецирован на ОНВ типа «воздух-воздух» с перекрестным течением реагентов. Здесь также параметры внешнего (атмосферного воздуха) считались средними по поверхности матрицы.

Нельзя не обратить внимания и на факт использования в алгоритме теплового поверочного расчета (Рис.1.1) понятия среднелогарифмического температурного напора. По сути дела граничные условия теплообмена и по наддувочному воздуху (б, Т) определяются как средние по поверхности.

Принцип теплогидравлического расчета, описанный в [26] и доработанный в приложении к ОНВ типа «воздух-воздух» с перекрестным течением реагентов [31] заключается в следующем (Рис. 1.3):

1. Перед началом расчета задаются граничные условия теплообмена третьего рода по внешней стороне матрицы. Теплофизические свойства внешнего теплоносителя вычисляются по средней температуре (см. Рис.1.2).

ТСР.Х = (ТХ.1 + ТХ.2)/2 (3)

Выделяется элементарный объем (участок) с общими признаками геометрии матрицы (см.далее определение элементарного объема, выбор первоначальных внешней и внутренней геометрий). Определяется количество теплоты, принятое внешним теплоносителем:

QХ = cРХЧGХЧДТХ . (4)

В (2.1, 2.2) обозначено: сРХ - удельная теплоемкость атмосферного воздуха (сРХ = f(ТСР.Х)); GХ - расход воздуха с внешней стороны матрицы ОНВ; ДТХ= ТХ.1 - ТХ.2 - подогрев внешнего реагента матрицы ОНВ.

  • 2. С определения этих параметров начинается теплогидравлический расчет по внутренним каналам ОНВ. Ещё раз отметим, что с внешней стороны матрицы ОНВ параметры теплообмена задаются средними по всей поверхности (на рис.2.1 «Начало расчета»).
  • 3. Теплогидравлический расчет, т.е. расчет с учетом взаимного влияния тепловых и гидравлических характеристик заключается в организации двух блоков: внешний блок - тепловой расчет, внутренний (вложенный) - гидравлический расчёт (рис.1.3).
 
Перейти к загрузке файла
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>