3D-CFD моделирование сгорания и теплообмена в быстроходном дизеле

AVL List GmbH, Австрия. Текст доклада на THIESEL Conference, Валенсия, Испания, 11-13.09.2002. 14 с. (Перевод оригинальной статьи выполнен в 2008 г.)Для теплового анализа структуры двигателя с использованием метода конечных элементов граничные условия со стороны газа, как правило, берутся из квазимерного моделирования рабочего цикла двигателя. Недавние исследования показали, что такая процедура имеет свои недостатки, поскольку отсутствует пространственная зависимость от приложенных тепловых нагрузок, и точность результатов во многом зависит от опыта инженера. Вследствие чрезвычайной сложности процессов сгорания в дизеле, необходимо применять численные методы моделирования, с помощью которых можно описать указанные явления и получить приемлемые результаты. В настоящей работе использовался CFD-код AVL FIRE, удовлетворяющий большинству из упомянутых выше критериев.
Используемые модели теплообмена были изменены с целью получения более точных и достоверных результатов для инженерных задач. После определения температурного поля в конечно-элементном коде, в 3D-CFD моделируется следующий цикл работы двигателя, и изменившиеся температуры поверхности стенки используются в расчете для нахождения полного количества переданной энергии за цикл. При таком подходе тепловые нагрузки на все элементы камеры сгорания (поршень, внутренняя поверхность гильзы, головка, клапаны) могут быть проанализированы и оптимизированы с большей точностью.