CC BY
37
щей маршрутной схеме общественного транспорта.
Интенсивность и состав движения на въездах в город и на участках УДС (перегонах и узах) могут являться как исходной информацией, так и информацией для проверки результатов расчетов и калибровки используемых моделей. Данные об интенсивности движения и составе получаются с помощью р л личных технических средств фиксации или с помощью визуальных наблюдений.
Библиографический список
1. СНиП 2.07.01-89. Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений (редакция 2000 г.). - М: Изд-во стандартов, 2000. - 59 с.
2. Level of Service Criteria. [Электронный ресурс]
http://www.webs1.uidaho.edu/niatt_labmanual/Chapters/capacityandlos/theorya ndconcepts/LOSCriteria.htm.
3. Highway Capacity Manual (HCM) 2000. [Электронный ресурс] http ://www. aatraffic. com/HCM.htm.
4. PIARC: XX-th World Road Congress. Montreal, 3-9 September: Transportation and Urban Space Planning, 1995.- 487 p.
5. Sheffi Y., Urban transportation networks: Equilibrium Analysis with Mathematical Programming Methods, Prentice-hall. - Inc., New Jersey, 1985. -350 p.
6. Travel Forecasting Guidelines [Электронный ресурс] http://ntl.bts. gov /DOCS/TF.html
7. Мерлен П. Город. Количественные методы изучения / П. Мерлен. - М.: Наука, 1977. - 140 с.
Получено 23.04.08
УДК 621.43.01
M.B. Млиованов, Р.Н. Хмелёв, (Тула, ТулГУ)
О ПОСТРОЕНИИ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАТЕРИСТИК ПОРШНЕВЫХ ДВС
Проанализированы традиционные подходы к построению характеристик поршневых ДВС. На основы проведенного анализа сформулированы требования к статическим характеристикам поршневых ДВС в процессе проектирования. Приведены примеры построения характеристик по результатам вычислительного эксперимента.
Мощностные и экономические поклатели поршневых двигателей, а также поклатели, характеризующие статические и динамические нагрузки
на детали, их тепловую напряженность, шумоизлучение, дымность и токсичность, оказывают существенное влияние на эксплуатационные характеристики приводимых ими машин [1 ]. По этим покаателям в процессе проектирования оценивают эксплуатационные характеристики поршневых двигателей, степень их конструктивного совершенства и устанавливают соответствие двигателя тому или иному наначению. Вследствие этого важной задачей является определение покаателей поршневых ДВС (ПДВС) в пределах всего поля эксплуатационных режимов. При этом общепринятым является представление результатов определения покаателей работы двигателей в установившихся режимах в виде графиков их зависимости от одного из параметров, характеризующих режим работы двигателя, т.е. характеристик двигателя.
К таким характеристикам относятся: скоростные, нагрузочные, регулировочные, регуляторные, многопараметровые (комбинированные). Традиционными методами определения характеристик ПДВС являются методы стендовых испытаний в соответствии с ГОСТ 14846-81 «Двигатели автомобильные», ГОСТ 18509-88 «Дизели тракторные и комбайновые».
В настоящее время сложился определенный подход к построению характеристик. К недостаткам его следует отнести отсутствие четких требований к виду характеристик, а иногда и их избыточность. При этом недостаточно внимания уделяется вопросам соответствия характеристик проектируемого двигателя требованиям технического задания, предъявляемым к машине в целом, в пределах всего поля эксплуатационных режимов. Особенностью традиционного подхода к проектированию ПДВС является максимальное использование предшествующего опыта проектирования двигателя прототипа с учетом известных из практики рекомендаций по необходимой коррекции свойств ПДВС. Отмеченное положение приводит к тому, что в большинстве случаев необходим значительный объем не только стендовых испытаний двигателя, но и испытаний всей машины (транспортного средства, стационарной установки) в целом.
Таким обраом, несмотря на существенные успехи в равиши дви-гателестроения, вопросы совершенствования процесса проектирования с точки зрения качества проектных решений, а также минимизации материальных и временных затрат по-прежнему остаются актуаьтши. В настоящее время при проектировании ПДВС все более широко используются раличные модели двигателей, которые позволяют расчетным путем определять характеристики ПДВС на стадии проектирования.
При проектировании технических систем, функционирующих в установившихся и переходных режима, традиционно выделяют требования к их статическим и динамическим характеристикам [2]. Требования к статическим характеристикам - это требования к установившемуся режиму функционирования системы, который для ПДВС в общем случае является автоколебатель-
ным. Требования к динамическим характеристикам - это требования к характеру (обычно к времени) переходного процесса. Показатели при неустано-вившихся режимах определяются в бол шей степени показателями работы на установившихся режимах. В связи с этим выделение требований к характеристикам ПДВС следует осуществлять, опираясь на требования к статике. При этом статической характеристикой ПДВС в соответствии с классификацией, принятой в работе [3], можно считать зависимость вектора выходных параметров ил фазовых координат, характеризующих процесс функционирования ПДВС, от вектора входных параметров или управляющих воздействий.
Построим статическую характеристику ПДВС, определяющую возможности двигателя как генератора механической эн ерги. Аналогичный подход целесообрано использовать и при построении других характеристик ПДВС (экологических, характеристик те повой напряженности и т.д.). В данном случае входом для двигателя (рис. 1), т.е. аргументами, являются нагрузка Мс со стороны потребителя и циклова масса тц ил
расход О топлива.
Выходом, т.е. функцией, является реакция двигателя на входное воздействие - частота вращени коленчатого ваа п.
Рис. 1. К построению статической характеристики, определяющей возможности ПДВС как генератора механической энергии
Таким обраом, рассматриваема статическа характеристика ПДВС определяется зависимостью п = /(Мс, тц). Это многопараметровая характеристика ПДВС, котора обычно строится по результатам обработки серии нагрузочных характеристик, являющихся наиболее общими из всех существующих характеристик ПДВС. Рассматриваемую пространственную характеристику можно навать силовой областью двигателя ил его механической характеристикой. Как отмечено в работе [2], при проектироваши! ПДВС необходимо обеспечить, чтобы силова облсть двигателя на всех режимах пе-рекрываа силовую область приводимой им машины. Силова область ПДВС ограничена максимаьной и минимльной рабочими частотами вращения, максималной и минимльной подачами топлива, минималной и макси-мльной нагрузками. Мощность ПДВС в данном случае может быть вычислена по значениям крутящего момента и угловой скорости.
Таким образом, задачу проектирования ПДВС можно свести к определению основных параметров и «покаателей качества» работы систем,
сопряженных с основным ядром [3, 4], обеспечивающих получение требуемого вида статических характеристик.
Рассмотрим процесс определения статической характеристики п = /(Мс, тЦ) при помощи разработанной авторами иерархической системы математических моделей [4]. Вычислительный эксперимент проводился на математической модели двигателя ТМЗ-450Д второго уровня, детализированной фазовыми моделями системы впуска и выпуска [4]. Вычислительный эксперимент на модели существенно облегчает процесс определения характеристик ПДВС, сокращая материаьные и временные затраты, и в ряде случаев может рассматриваться как альтернатива классическому натурному эксперименту.
Результаты проведенного вычислительного эксперимента в виде линий равного уровня в сравнении с зкспєримєнтльньіми данными конструкторского отдела двиателей ОАО «Туламашзавод» приедены на рис. 2. Верхня и нижняя линии ограничивают диатзон режимов работы дизеля ТМЗ-450Д.
кг-10’5
1,8
1,6 1,4 1,2 1
0,8
°’б2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Мс Н-м
Рис. 2. Статическая характеристика ПДВС в виде линий равного
уровня п = ДМс,тц): натурный эксперимент: 3600 в-0-0 2000
вычислительный эксперимент: ® 3600 ачэв 2000
При помощи характеристики п = /(Мс, тц) на практике можно определить скоростной режим работы п ПДВС при данном сочетании управляющих воздействий Мс и тц. В связи с этим, рассматриваемую характеристику можно считать базовой при формулировании требований к ПДВС, определяющих его возможности как генератора механической энергии.
Приведенные на рис. 2 результаты свидетельствуют об адекватности применяемого математического описания реальному объекту и возможности его использования для проектировочных расчетов ПДВС.
Библиографический список
1. Двигатели внутреннего сгорания / А.С. Хачиян, [и др.]; под ред.
B.Н. Луканина. - М.: Высш. школа, 1985. - 311 с.
2. Лопухин В.И. Системный подход к проектированию ДВС транспортных средств /В.И. Лопухин, М.В. Малиованов // Изв. ТулГУ. Сер. Автомобильный транспорт. Вып. 4. - 2000. - С. 27-33.
3. Малиованов М.В. О разработке структурной схемы комбинированного двигателя и особенностях его математического описания /М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелёв// Изв. ТулГУ. Сер. Автомобильный транспорт.
Вып. 10. -2006. - С. 157 - 166.
4. Малиованов М.В. Иерархическая система моделей ДВС/
М.В. Малиованов, Р.Н. Хмелёв // Сб. науч. тр. по материалам Международной конференции «Двигатель 2007», посвященной 100-летию школы двигателестроения МГТУ им. Н.Э. Баумана. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. - С. 113 - 118.
Получено 23.04.08
УДК 532.517.4
C.А. Тишин, С.А. Потапов (Тула, ТулГУ)
ЛАМИНАРНЫЕ И ТУРБУЛЕНТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Проведен сравнительный численный анализ ламинарной и турбулентной вязкости продуктов сгорания. Показана возможность их применения в задачах тепломассообмена.
Физические характеристики потоков при горении топив в дветате-лях внутреннего сгорания (ДВС) определяют интенсивность массообмена
