Программа "Fuel Spray Visualization"

     Программа визуализации процесса смесеобразования в дизеле "Fuel Spray Visualization" входит в состав программного комплекса ДИЗЕЛЬ-РК. Программа служит для визуального отображения результатов расчета который выполняется при моделировании рабочего процесса дизеля. Программа отображает на экране монитора подвижную картину развития  топливных струй и их пристеночных потоков, а также графики распределения распыленного топлива по характерным зонам. Программа позволяет шаг за шагом по углу поворота коленчатого вала проследить:
-   развитие топливных струй и их пристеночных потоков в камере сгорания с учетом переносного влияния вихря,
-   деформацию струй вихрем,
-   формирование пристеночных потоков в зависимости от углов встречи струй со стенками,
-   развитие пристеночных потоков под влиянием вихря и взаимодействие их между собой,
-  распределение топлива по характерным зонам,
-  скорость впрыска и  тепловыделения.
    При этом на графики можно вывести данные для любой выбранной пользователем струи.

Пример: Визуализация смесеобразования в тракторном дизеле СМД.

Распределение топлива по зонам На виде сбоку и графике "Распределение топлива по зонам" отображаются данные об одной выбранной струе. Скорость впрыска и тепловыделения; На виде сверху и на графике "Скорость впрыска и тепловыделения" отображаются данные по всем струям.

     На виде сбоку изображается разрез камеры сгорания и выбранной струи. Секущая поверхность проходит через ось струи до ее столкновения со стенкой, и далее по прямой, касательной к оси.
     На виде сверху изображается развитие сразу всех струй.

Обозначения кривых на графиках

Распределение топлива по зонам

Скорость впрыска и тепловыделения

dx/Fi  - Скорость тепловыделения dx/df.     X        - Доля выделившегося тепла.     Uo     - Скорость впрыска Uo, м/с.

      В процессе развития струй и их пристеночных потоков на виде сверху удобно анализировать взаимодействие струй со стенками камеры сгорания и взаимодействие пристеночных потоков друг с другом. В процессе развития последних возможно их смыкание.
     Образование больших площадей пересечения пристеночных потоков приводит к уменьшению скорости испарения и скорости тепловыделения. Количество топлива, попавшего в зоны пересечения фиксируется отдельно в таблицах результатов расчета. Попадание топлива в эти зоны приводит к перераспределению суммарного количества топлива от всех струй по характерным зонам. Доля топлива в оболочках всех струй и нормальных пристеночных потоках всех струй уменьшаются. Это приводит к замедлению выгорания топлива и росту расхода топлива и эмиссии сажи.   (См. Расчет взаимодействия струй с воздушным вихрем и стенками.)

     В конце расчета выводится сводная таблица с указанием количества топлива, попавшего в каждую характерную зону для каждой струи и для всех струй в целом. Использование этих данных, интегральных показателей и программы "Fuel Spray Visualization" позволяет не только сравнивать различные варианты конструкций между собой и оценивать их сильные и слабые стороны, но и подбирать такие сочетания форм камеры сгорания и ориентации топливных струй, которые позволили бы добиться снижения эмиссии вредных веществ и наименьшего расхода топлива. Пример такого исследования приведен на странице: Исследование возможности снижения эмиссии NOx  дизеля  Д-120. В этом примере с помощью программного комплекса ДИЗЕЛЬ-2/4т и встроенной в него программы "Fuel Spray Visualization" найдена такая конструкция камеры сгорания и подобрана такая ориентация струй с уменьшенным диаметром сопел, которые позволили снизить эмиссию окислов азота на 43% при одновременном снижении расхода топлива.

     На основании результатов расчета рабочего процесса дизеля, его интегральных показателей и результатов распределения топлива по зонам, а также на основе визуального анализа развития струй с помощью программы "Fuel Spray Visualization" можно уточнять ориентацию каждой конкретной струи в пространстве камеры сгорания, видоизменять ее форму, добиваясь того, чтобы наибольшее количество топлива попадало в зоны с хорошими условиями испарения: оболочку струи, ядро пристеночного потока; и, по возможности, исключить попадание топлива в зоны с низкой скоростью испарения: на поверхности крышки и гильзы цилиндра, а также в зоны пересечения пристеночных потоков от соседних струй.

     Вы можете самостоятельно наблюдать на своем компьютере динамическую картину развития топливных струй и пристеночных потоков в камерах сгорания различных дизелей: программа  "Fuel Spray Visualization" вместе с комплектами данных может быть загружена бесплатно для учебных целей.

Вернуться на Главную страницу