Программный комплекс NSF-3.


Nonsteady Flow 3D

[Предыдущая стр.] [Домашняя стр. кафедры] [English page.]

Программный комплекс NSF-3 предназначен для математического моделирования нестационарного пространственного течения вязкого теплопроводного газа в каналах сложной фомы, в том числе и в элементах газовоздушного тракта ДВС.

Профилирование элементов газо-воздушного тракта и оптимизация вихревого движения заряда в цилиндрах ДВС является важной научно-практической задачей. Численные исследования позволяют существенно сократить объем трудоемких и дорогостоящих экспериментальных исследований, увеличить точность получаемых результатов. Для решения таких задач на кафедре ДВС МГТУ им. Баумана разработан программный комплекс NSF-3, реализующий 3 -мерную постановку. В основе комплекса лежит решение системы квазилинейных дифференциальных уравнений в частных производных, описывающих нестационарное пространственное течение сжимаемого вязкого теплопроводного газа в объеме с подвижными стенками. Численный расчет производится с помощью авторской модификации метода частиц в ячейках Харлоу и метода 'крупных частиц' Давыдова, позволившей радикально сократить потребные ресурсы ЭВМ и повысить устойчивость решения при малых скоростях и градиентах параметров. Комплекс NSF-3 позволяет получать поля скоростей, давлений, чисел Маха, температур, плотностей и других параметров как стационарных, так и нестационарных потоков.. Реализована визуализация картин течения, позволяющая наблюдать отрывные и застойные зоны, зоны присоединения оторвавшихся струй, скачков, сложных спектральных конфигураций, образующихся при сверхкритических перепадах давлений, вихревых дорожек, различного рода неустойчивостей и других газодинамических особенностей. В составе комплекса имеются специальные программы, позволяющие сравнивать различные варианты конструкций между собой по потерям полного давления, коэффициентам расхода, колебаниям параметров.

Комплекс NSF-3 эксплуатируется разработчиками на ЭВМ с процессором Pentium.

С помощью численных расчетов были разработаны пути значительного снижения потерь в коллекторах двигателей Ярославского моторного завода, Коломенского тепловозостроительного завода, Автозавода ЗИЛ и др. В частности, за счет улучшения характеристик коллекторов дизеля ЗИЛ-645 его удельный расход топлива был снижен на 2-4 г/(кВт ч) во всем диапазоне рабочих режимов.

Результаты расчетной доводки заходной части впускных каналов дизеля 6ЧН21/21 АО 'Волгодизельмаш'

В базовой конструкции имеются участки со скачкообразными изменениями площади проходного сечения и резкими поворотами. В результате расчета пространственного течения выяснилось, что некоторые особенности конструкции проточной части приводят к образованию отрывных зон, высоким потерям и недогрузке первого по ходу течения клапанного канала.
В модернизированной заходной части полученной после совершенствования конструкции, численный эксперимент показал, что расход через клапанные каналы удалось выровнить, а общий коэффициент расхода при этом увеличился на 21%, что позволит, согласно расчетам, увеличить мощность дизеля на 13 кВт, а удельный расход топлива снизить на 3 г/(кВт ч).

Граничные условия моделировали статическую продувку клапанных каналов с перепадом давления и температурой, характерными для процесса наполнения на режиме полной мощности с учетом наддува.

Пример расчета вихревого движения свежего заряда в камере сгорания дизеля ГАЗ 5441 с помощью программного комплекса NSF-3

Автоматический генератор подвижной сетки с дробными ячейками на границах позволяет:
- учитывать движение поршня и клапанов;
- описать расчетную область любой сложности без чрезмерного увеличения числа расчетных ячеек.

Разработчик программы генерации сетки: к.т.н. Кулешов А.С. E-mail: kuleshov@power.bmstu.ru

Максимальное количество ячеек в данной задаче- 500 тыс.

Расчет начинается в момент открытия клапана и заканчивается в ВМТ процесса сжатия.
Поля скоростей и давлений в сечениях расчетной области.

Представленные расчетные поля скоростей и давлений соответствуют углу поворота коленчатого вала - 40 град. после ВМТ.

Срез падающей части впускного канала (ниже винтовой части)

Начальные условия и граничные условия (зависимость от времени давления и температуры на входе в канал) определены по итогам расчета с помощью программного комплекса ДИЗЕЛЬ-2/4т.

Срез цилиндра по тарелке клапана

Средства визуализации картины течения позволяют просматривать не только поля давлений и скоростей, но и температур, плотностей, чисел Маха, завихренности.

Срез по стеблю клапана и камере в поршне.

 

Руководитель разработки:
доцент, к.т.н. Гришин Юрий Аркадиевич.
Тел.(095) 273-70-79; E-mail: grishin@power.bmstu.ru;
105007 Москва, 2-я Бауманская ул., 5, МГТУ, кафедра Э-2.
Гришину Ю.А.
grishin.jpg (3641 bytes)
Предыдущая

Домашняя стр. кафедры

Contact Us