Pikap24.ru

Автомобильный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое полость двигателя

К вопросу о влиянии геометрии канала заряда и свойств топлива на неустойчивость рабочего процесса в камере сгорания РДТТ

  • Статья
  • Об авторах
  • Cited By

Аннотация

Ключевые слова

Для цитирования:

Глебов Г.А., Высоцкая С.А. К вопросу о влиянии геометрии канала заряда и свойств топлива на неустойчивость рабочего процесса в камере сгорания РДТТ. Вестник Концерна ВКО «Алмаз – Антей». 2017;(1):67-75. https://doi.org/10.38013/2542-0542-2017-1-67-75

For citation:

Glebov G.A., Vysotskaya S.A. On the influence of the charge channel geometry and fuel properties on the working process instability in the solid propellant rocket combustion chamber. Journal of «Almaz – Antey» Air and Space Defence Corporation. 2017;(1):67-75. https://doi.org/10.38013/2542-0542-2017-1-67-75

Испытания РДТТ часто сопровождаются возникновением пульсирующего (вибраци­онного) горения, которое характеризуют ин­тенсивные пульсации давления в камере сго­рания двигателя. Последние приводят, как правило, к недопустимо большим пульсациям тяги двигателя. Практика показывает, что раз­работка методов подавления пульсирующего режима горения на стадии испытаний опыт­ного образца изделия требует больших вре­менных и материальных затрат.

В работе [1] предпринята попытка соз­дать метод диагностики пульсирующего ре­жима горения в РДТТ. В результате был разра­ботан метод для двигателей с каналом заряда L/d ≥ 4, где L — длина; d — диаметр, в котором устанавливаются продольные колебания.

Данный метод основан на решении нели­нейных уравнений газовой динамики с исполь­зованием программного пакета ANSYS Fluent, включающего в себя вихреразрешающий метод LES с пристеночной функцией WALE, и может быть полезен на стадии проектиро­вания изделия. В качестве начального и гра­ничного условия необходимо задать нестационарный профиль распределения давления вдоль канала заряда в виде первой гармоники стоячей волны, аналогичной возникающей в трубе, закрытой с концов. Частоту автоколе­баний давления и скорости в первом прибли­жении можно определить на основе линейной акустики [2].

Локальный массовый расход или газоприход продуктов сгорания в любом сечении канала заряда в функции времени вычисляется с использованием закона скорости горения, по­лученного для стационарного режима работы РДТТ, применение которого при нелинейных акустических пульсациях давления в камере сгорания РДТТ требует обоснования.

В работе [2] показано, что при частотах пульсаций давления 25 Гц нестационарная ско­рость горения в функции времени практически совпадает со стационарной. На частоте 500 Гц при положительной пульсации давления ско­рость горения возрастает на 30 %, а при отри­цательной, наоборот, уменьшается примерно на ту же величину. Заметим, что в РДТТ воз­никают продольные акустические пульсации с более низкими частотами. Так, для двига­телей первой ступени ракет 9М82 эта частота составляет 160 Гц [3, 4].

В качестве объекта численного иссле­дования, как и в работе [1], выбрана камера сгорания двигателя первой ступени ракеты 9М83. Расчеты проведены в осесимметричной постановке. Топливом служило металлизиро­ванное смесевое твердое топливо, близкое по составу ПХА-4М с содержанием Al

20 % [5]. Термодинамические свойства продуктов сго­рания твердого топлива рассчитаны в при­ближении равновесного состава двухфазной смеси Тг = Tz, иг = Uz, где U1. , Тг и Uz, Tz — соответственно скорость и температура газа и частиц Al2O3 [5, 6]. Заметим, что допуще­ние иг = Uz исключает возможность учета влияния конденсированной фазы на акусти­ческие процессы в камере сгорания РДТТ. Однако, как показано в работе [7], демпфи­рующие свойства к-фазы проявляются в ос­новном для радиальных и тангенциальных акустических колебаний, характеризующихся более высокой частотой, чем продольные авто­колебания.

Основные параметры, принятые в рас­четах:

Амплитуда пульсаций давления в пуч­ности стоячей волны задавалась равной

Расчеты проведены с шагом по времени, равным 10 -6 с. Число Куранта CFL = 1. Для не­стационарного расчета принята неявная схема. Для создания сетки использован сеточный ге­нератор ICEM CFD. Сетка — структурирован­ная, размер элемента 0,002 м со сгущением к стенке до 0,0004 м, количество элементов

На рис. 1 представлены результаты расчета гидродинамической и акустической картины течения в исследуемом РДТТ с уто­пленным соплом на момент работы двигателя τ = 0,7 с. Мгновенная картина течения в виде линий тока соответствует движению акусти­ческой волны от заднего днища к переднему. Хорошо видны тороидальные (кольцевые) вихри A, образующиеся при взаимодействии потока из-за утопленной части сопла с основ­ным встречным потоком, а также вихри B, срывающиеся с выступа заряда твердого то­плива у переднего днища. Как показано в ра­боте [1], частота образования данных вихрей подстраивается под собственную акустиче­скую частоту продольных колебаний камеры сгорания РДТТ.

Читать еще:  Что такое ie2 двигатель

Рис. 1. Структура течения и акустические волны в камере сгорания РДТТ: а — акустическая волна давления вблизи поверхности заряда твердого топлива; б — линии тока продуктов сгорания; в — акустическая волна давления вдоль оси двигателя

Также на рисунке представлены профи­ли стоячей волны давления вдоль поверхности заряда твердого топлива (рис. 1, а) и на оси двигателя (рис. 1, в). Видно, что продольные автоколебания в камере двигателя существен­но неодномерные.

Амплитуды пульсаций P’ в пучности давления у заднего днища и на входе в уто­пленное сопло меньше, чем у переднего дни­ща. Меньшие значения пульсаций давления на входе в сопло можно объяснить выносом акустической энергии через его проходное се­чение.

Расчетные данные по автоколебаниям давления P’ и пульсациям скорости V’, осред- ненных по поперечному сечению, в функции времени в разных областях камеры сгорания двигателя представлены на рис. 2. Автоколе­бания давления вблизи переднего и заднего днищ, а также на входе в сопло и в минималь­ном (критическом) сечении близки к гармони­ческому закону.

Рис. 2. Пульсации давления P’ (а) и скорости V’ (б) в камере сгорания РДТТ: 1 — у переднего днища; 2 — у заднего днища; 3 — на входе в утопленное сопло; 4 — в критическом сечении сопла

Пульсации скорости на входе в сопло характеризуются несколько иной периодич­ностью. Представленные расчетные значения пульсаций давления (см. рис. 1, 2) в исследуе­мом двигателе составили 8 % от осредненно- го давления в камере РДТТ. Отметим, что они практически совпали с результатами натурных испытаний [8, 9].

При доводке двигателя в рамках приня­той конструкции были предприняты много­численные попытки подавить существенно завышенные акустические колебания давле­ния и тяги. Для решения поставленной задачи были применены реактивные гасители коле­баний давления типа резонатора Гельмгольца, установлены микросопла на заднем днище для выноса акустической энергии [9]. Кроме того, были приняты меры по увеличению жестко­сти корпуса для исключения резонанса, вы­званного совпадением собственной частоты колебаний корпуса с частотой газового столба внутри канала заряда [10], а также установлен специальный конфузорный насадок на входе в сопло [8].

Из перечисленных способов отметим, что установка микросопел привела к сниже­нию пульсаций давления в камере РДТТ, одна­ко при этом существенно возросли двухфазные потери двигателя. Наилучший результат дало применение конфузорного насадка, устанав­ливаемого на входе в сопло [8, 11]. Данное конструктивное решение позволило умень­шить амплитуду пульсаций давления в каме­ре двигателя на 75 %, а амплитуду пульсаций тяги — в 4-5 раз.

Анализ полученных расчетных данных показал, что наиболее наглядную информацию о структуре течения в камере сгорания РДТТ отражает такой параметр, как завихренность (англ. vorticity).

На рис. 3 представлены результаты рас­чета поля завихренности, соответственно, для штатного двигателя, двигателя с конфузор- ным насадком и штатного двигателя в момент времени, когда выступ передней части заряда практически выгорел.

Рис. 3. Поле завихренности в зависимости от геометрии проточной части камеры сгорания РДТТ: а — исходный двигатель; б — двигатель с конфузорным насадком; в — исходный двигатель на момент времени τ = 2 с

Рис. 3, а, б соответствуют моменту ра­боты двигателя τ = 0,7 с. Проанализировав их, можно заключить, что при наличии конфузорного насадка интенсивность вихревого течения существенно уменьшилась. По мере выгорания заряда (рис. 3, в), когда выступ в пе­редней части выгорел, вихри не образуются. По результатам испытаний в этот момент вре­мени амплитуда пульсаций давления в камере сгорания РДТТ резко уменьшилась. Представ­ленные расчетные данные (см. рис. 3) показы­вают, насколько сильно форма канала заряда влияет на возникновение пульсирующего ре­жима горения.

На рис. 4 приведены результаты расчета газодинамических и акустических процессов в двигателе в момент времени работы τ = 0,7 с для канала заряда, в котором выступ в перед­ней части заряда был удален. Видно, что ин­тенсивных тороидальных вихрей в этом случае не образуется. Амплитуда пульсаций давления в камере РДТТ, как показали расчеты, умень­шилась почти в 3 раза по сравнению со штат­ным двигателем.

Рис. 4. Мгновенные линии тока и поле завихренности для формы канала заряда без выступа заряда у переднего днища во время фаз колебаний давления: а — линии тока продуктов сгорания при φ = 0; б — линии тока продуктов сгорания при φ = π; в — поле завихренности при φ = π

Читать еще:  Выявление неисправностей дизельного двигателя

На основе численного метода в работе было исследовано также влияние закона ско­рости горения твердого топлива на нестацио­нарную гидродинамику и акустику камеры РДТТ. В расчетах использован закон скорости горения в виде [5]:

Здесь — член, учитывающий влияние начальной температу­ры заряда Тн (где πu — коэффициент темпера­турной чувствительности);

P( х, τ) — мгновенное значение давления по длине заряда;

ν — показатель степени в законе горения.

Отметим, что в предыдущих расчетах был использован закон скорости горения с по­казателем степени ν = 0,4.

Для определения влияния закона скоро­сти горения на нестационарные процессы в ка­мере сгорания РДТТ были проведены расчеты для законов горения с показателем степени ν, равным 0,1 и 0,7. При этом член В(Тн ) был по­добран таким образом, чтобы при Тн = 293 K и давлении в камере двигателя Рк = 7 МПа ско­рость горения была одинаковой. Результаты расчета представлены на рис. 5.

Рис. 5. Поле завихренности для топлив с разным законом горения: а — ν = 0,7; б — ν = 0,1

По сравнению с ν, равным 0,7 и 0,4 (см. рис. 3, а), для ν = 0,1 интенсивные тороидаль­ные (кольцевые) вихри практически не образу­ются. Также было выявлено, что уровень пуль­саций давления у переднего и заднего днища в этом случае не превышает P’ = ±1 атм.

Расчетные данные по максимальной ам­плитуде пульсаций давления во всех исследуемых вариантах формы канала заряда и законов скорости горения топлива представлены в та­блице. Там же приведены данные по амплитуде пульсаций скорости на входе в сопло и в кри­тическом (минимальном) сечении.

Расчетные значения пульсаций давления и скорости в характерных областях камеры сгорания РДТТ

Для чего нужны промывочные масла?

Промывочные жидкости предназначены для ухода за двигателем во время процедуры замены моторного масла. Они вымывают из полостей остатки отработанной смазки, растворяют шлам, уничтожают продукты горения и другие опасные загрязнения, которые вредят работе мотора.

Производители рекомендуют использовать промывочные масла при переходе на моторное масло другого производителя или иных характеристик. Промывка нужна, чтобы максимально удалить остатки старой смазки и не дать двум маслам смешиваться внутри двигателя и вступать в реакцию. К тому же это хорошее средство профилактики качества работы мотора, которая увеличивает его срок службы.

Однако если вы всегда своевременно меняете масло и используете только смазки по допускам, необходимости в промывке нет.

Проверка уровня охлаждающей жидкости

Вам потребуются: охлаждающая жидкость, чистая тряпка.

Уровень охлаждающей жидкости проверяют по ее количеству в расширительном бачке.

Расширительный бачок установлен в подкапотном пространстве на левом брызговике.

Предупреждения: Проверяйте уровень охлаждающей жидкости только на холодном двигателе. Охлаждающая жидкость токсична, поэтому соблюдайте меры предосторожности при работе с ней. Не наливайте жидкость в бачок до кромки горловины, так как при работе двигателя ее объем увеличится. При пуске двигателя пробка расширительного бачка должна быть закрыта.

Полезные советы: Постоянно следите за уровнем охлаждающей жидкости. Его резкое снижение или увеличение должно стать сигналом для немедленного обращения на автосервис. Если свежезалитый тосол вдруг неожиданно быстро изменил цвет с голубого на коричневый, значит, вам продали подделку, в которую «забыли» добавить ингибиторы коррозии. Как можно быстрее замените жидкость, пока она не успела разъесть систему охлаждения.

1. Уровень жидкости должен быть не ниже метки «MIN», нанесенной на стенку расширительного бачка.

2. Для доливки жидкости отверните пробку расширительного бачка.

3. . и через воронку долейте охлаждающую жидкость до требуемого уровня.

Примечание: В расширительном бачке уровень жидкости должен быть чуть выше верхней кромки ремня крепления бачка.

4. Для удаления воздушной пробки в изгибе шланга снимите пробку радиатора, повернув ее против часовой стрелки примерно на 180°, и доливайте жидкость в расширительный бачок до тех пор, пока уровень жидкости в горловине радиатора не начнет повышаться. Повышение уровня означает, что жидкость из расширительного бачка начала поступать в радиатор, вытесняя воздушную пробку.

5. Заверните пробки расширительного бачка и радиатора, пролитую жидкость удалите чистой тряпкой.

Читать еще:  Гольф 3 греется двигатель причина

Примечание: Если уровень охлаждающей жидкости в расширительном бачке после доливки оказался несколько выше нормы, не следует его понижать. Однако следует оставить свободное пространство над уровнем жидкости не менее 60 мм для компенсации увеличения ее объема во время работы двигателя.

Требования к смазывающему материалу

Масло для двухтактного ДВС должно обеспечивать полноценную смазку трущихся и вступающих в соприкосновение деталей двигателя. Кривошипно-шатунный механизм силового агрегата относится к наиболее нагруженным узлам и нуждается в качественном смазывании всех рабочих поверхностей. Пленка, создаваемая моторным маслом, защищает внутренние поверхности двигателя от возникновения задиров и заусениц. Среди других требований к смазывающей жидкости:

  • способность быстро создавать однородную субстанцию при смешивании с бензином;
  • значения вязкости и текучести, достаточные для использования материала в условиях низких температур окружающей среды;
  • минимальная зольность (или полное ее отсутствие) для полного сгорания смеси в процессе работы;
  • наличие в составе специальных добавок, способствующих удалению из внутренних полостей нагара и продуктов износа;
  • устойчивость к воздействию высоких температур;
  • антикоррозийные свойства.

Промывка масляной системы XADO VeryLube Антикокс

Быстродействующее средство для раскоксовки залегших поршневых колец бензиновых и дизельных двигателей. Убирает весь нагар и смоляные загрязнения с полостей цилиндропоршневой группы. После применения не требует замены моторного масла.

Особенности

  • Восстанавливает подвижность колец.
  • Снижает расход масла.
  • Очищает цилиндры и поршни, камеры сгорания, клапаны от всех видов загрязнений (нагара, кокса, лаков, смол).
  • Выравнивает компрессию по цилиндрам.
  • Снижает шум при работе двигателя.
  • Удаляет отложения со свечей зажигания (накаливания).
  • Снижает уровень вредных выхлопов в атмосферу.

Способ применения

Избегайте попадания состава на лакокрасочные покрытия. Безопасен для каталитических нейтрализаторов, кислородных датчиков, резинотехнических изделий и уплотнителей.

Дозировка: 1 туба — 1 цилиндр.

  1. Прогреть двигатель. Мотор должен быть теплым, но не горячим.
  2. Выкрутить свечи (форсунки). Отключить разъем датчика распределения зажигания, датчик Холла или коммутатор.
  3. Внести содержимое 1 тубы поочередно в каждый цилиндр. Закрутить свечи обратно. Подождать10-20 мин. Выкрутить свечи. Прикрыть свечные отверстия поглощающей тканью, чтобы вылетающая грязь не попала на краску. Провернуть двигатель стартером несколько секунд.
  4. Установить свечи (форсунки) на место.
  5. Запустить двигатель и обеспечить его работу на повышенной частоте вращения коленчатого вала до 15 мин. За это время остатки размягченного кокса будут удалены через систему выпуска отработавших газов.

Может использоваться для промывки маслосистемы двигателя:

  1. Внести средство в маслозаливную горловину прогретого двигателя из расчета 40 мл состава на 3–5 л масла.
  2. Обеспечить работу двигателя на холостом ходу в течение 10–15 мин.
  3. Заменить масло и масляный фильтр.

Производитель оставляет за собой право без уведомления менять характеристики, внешний вид, комплектацию товара и место его производства.

В случае, если в описании товара прямо не указано обратное, гарантийный срок на такой товар не установлен.

Mercury превращает алюминий и нержавеющую сталь в максимально качественные, самые эффективные, самые прочные судовые винты в мире. К тому же самые популярные, и это не сюрприз. Наш опыт, знания, и запатентованные технологии – Flo Torq®, Mercalloy®, сплав X7® и PVS® (Эффективная система продувки) – все для того, чтобы предоставить вам конкурентное преимущество. У винта Mercury нет равных в обеспечении максимальной общей эффективности лодки.

Как продлить ресурс ЦПГ?

Ресурс цилиндро-поршневой группы зависит от типа двигателя, режима его эксплуатации, регулярности обслуживания и многих других факторов. Срок службы ЦПГ отечественных автомобилей, как правило, меньше, чем у иномарок: около 200 тыс. км против 500 тыс.км.

Для того, чтобы детали ЦПГ вырабатывали свой ресурс полностью, рекомендуется:

  • Использовать моторное масло, одобренное автопроизводителем
  • Осуществлять замену масла и охлаждающей жидкости строго по регламенту
  • Следить за температурным режимом работы двигателя, не допускать его перегрева и холодного запуска
  • Регулярно проводить диагностику автомобиля
  • Применять для обслуживания автокомпонентов специальные средства, которые могут защитить их от усиленного износа и максимально продлить срок службы

Присоединяйтесь

  • О компании
  • Пресс-центр
  • Дилерская сеть
  • Мы и общество
  • Наши услуги
  • Отраслевые решения
  • Статьи
  • Molykote
  • MODENGY
  • DOWSIL
  • EFELE
  • PermabondMerbenit

© 2004 – 2021 ООО «АТФ». Все авторские права защищены. ООО «АТФ» является зарегистрированной торговой маркой.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector