Определение характеристик впускных каналов поршневых двигателей с помощью программного комплекса OpenFOAM

Авторы: Сташевский С.Д.
Опубликовано в выпуске: #1(30)/2019
DOI: 10.18698/2541-8009-2019-1-427
Раздел: Энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение | Рубрика: Тепловые двигатели
Ключевые слова: CFD, OpenFOAM, поршневой двигатель, такт впуска, спиральный впускной канал, вихреобразование, коэффициент расхода, вихревое число
Опубликовано: 23.01.2019

Проведено численное моделирование течения через спиральный впускной канал с тарельчатым клапаном с помощью открытой интегрируемой платформы для численного моделирования задач механики сплошных сред — OpenFOAM. Моделирование осуществлялось в стационарной несжимаемой постановке при различных положениях клапана. Разработана и выложена в общий доступ полуавтоматизированная методика обработки полученных данных, представляющая собой набор скриптов на языках bash и MATLAB. Построены графики зависимости вихревого числа в цилиндре и коэффициента расхода от подъема клапана. Для оценки динамики вихря в цилиндре вихревое число определяли как по всему его объему, так и по его частям. Поведение полученных графиков качественно согласуется с известными экспериментальными данными.

Литература

[1] Онищенко Д.О., Буданов Р.Е., Руман С.Ю. Моделирование турбулентного течения воздуха через клапанные каналы поршневого двигателя. Труды НАМИ, 2017, №4, с. 25–31.

[2] Зенкин В.А., Кулешов А.С. Профилирование впускных каналов дизеля для условий высокого наддува и больших перепадов давления между коллектором и цилиндром. Наука и образование: научное издание, 2013, № 10. URL: http://engineering-science.ru/doc/617277.html

[3] Гришин Ю.А., Дорожинский Р.К., Зенкин В.А. Расчетное улучшение характеристик впускной клапанной системы поршневого двигателя. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2012, № 6, с. 52–58.

[4] Хандримайлов А.А., Солодов В.Г. Численное моделирование сжимаемых вязких турбулентных течений во впускных каналах и цилиндрах поршневых двигателей. Аэрогидродинамика: проблемы и перспективы. Вып. 2. Харьков, ХАИ, 2006, с. 212–233.

[5] Гришин Ю.А., Дорожинский Р.К., Зенкин В.А. Численное моделирование турбулентного течения через клапаны поршневых двигателей. Вестник машиностроения, 2016, № 1, с. 24–28.

[6] Montorfano A., Piscaglia F., Onorati A. An extension of the dynamic mesh handling with topological changes for LES of ICE in OpenFOAM®. SAE Tech. Pap., 2015, no. 2015–01–0384. DOI: 10.4271/2015-01-0384 URL: https://www.sae.org/publications/technical-papers/content/2015-01-0384/

[7] Lucchini T., Della Torre A., D’Errico G., et al. Automatic mesh generation for CFD simulations of direct–injection engines. SAE Tech. Pap., 2015, no. 2015–01–0376. DOI: 10.4271/2015-01-0376 URL: https://www.sae.org/publications/technical-papers/content/2015-01-0376/

[8] Adomeit P., Lang O., Schmidt A., et al. CAE-based port development for modern SI engines. MTZ worldw., 2006, vol. 67, no. 1, pp. 21–23. DOI: 10.1007/BF03227818 URL: https://link.springer.com/article/10.1007/BF03227818

[9] Qi Y., Ge X., Dong L. Numerical simulation and experimental verification of gasoline intake port design. SAE Tech. Pap., 2015, no. 2015–01–0379. DOI: 10.4271/2015-01-0379 URL: https://www.sae.org/publications/technical-papers/content/2015-01-0379/

[10] OpenFOAM. URL: https://openfoam.com/ (дата обращения: 27.09.2018)

[11] Драганов Б.Х., Круглов М.Г., Обухова В.С. Конструирование впускных и выпускных каналов двигателей внутреннего сгорания. К., Вища школа, 1987.

[12] Вихерт М.М., Грудский Ю.Г. Конструирование впускных систем быстроходных дизелей. М., Машиностроение, 1982.

[13] StasF1/intakePipe. GitHub: веб-сайт. URL: https://github.com/StasF1/intakePipe (дата обращения: 21.09.2018)

[14] Кавтарадзе Р.З. Теория поршневых двигателей. Специальные главы. М., Изд–во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008.