2014-02-24
465
Как показывают экспериментальные исследования, основные потоки, образующие тепловую нагрузку деталей, окрущающих камеру сгорания (до 95%) формируются на тектах сжати-расширения, а не газообмена. Для этих процессов масса рабочего тела может считаться постоянной, т.е. М = const, поскольку органы газораспределения закрыты.
Простейший случай движения газа для таких условий характерен для камер сгорания с плоским поршнем и плоской головкой.
Свяжем ось z с головкой цилиндров и плоскостью ОО (см. рис. ХХ) выделим в камере сгорания контрольный объем некоторой фиксированной величины.
Рис. ХХ. Схема расчета плоскопараллельной камеры
Для всего объема КС параметры газа следующие: P, V, M, T; для контрольного объема – P, V 0, M 0, T, согласно положению о квазиравновесности заряда.
Запишем уравнение состояния газа для контрольного объема:
| (83) |
Для контрольного объема (КО) V 0 = const, но M 0 ¹ const. Если взять логарифмическую производную от уравнения состояния, получим:
| (84) |
Уравнение состояния для всего объема цилиндра:
После взятия логарифмической производной имеем:
| (85) |
Поскольку изменение давления одинаково для КО и КС,
следовательно
| (86) |
Последнее выражение показывает: относительное изменение массы в контрольном объеме обратно пропорционально относительному изменению объема цилиндра.
Перепишем полученное условие в следующем виде:
| (87) |
и рассмотрим процесс движения поршня от ВМТ к НМТ. Первоначальная масса газа в контрольном объеме будет падать, поскольку газ будет истекать из него.
Введем обозначение: F п – площадь поверхности поршня. Подсчита-ем массу, заключенную в контрольном объеме:
Определим изменение массы в КО за некоторое время dt:
Знак “минус” в последнем выражении отражает потерю массы в котрольном объеме. Элементарная потеря массы составит:
| (88) |
Запишем выражения для объема и его приращения с использованием площади поверхности поршня F п:
Подставим полученные выражения в (87):
Сокращая одинаковые переменные в последнем выражении и разворачивая его относительно Uz, получим:
,
где dH/dt – мгновенная скорость поршня, тогда
 а
| (89) |
– есть функция геометрии КШМ и скоростного режима работы двигателя.
Сделаем вывод: для плоскопараллельной камеры сгорания в системе координат, жестко связанной с поверхностью головки цилиндра имеем линейное распределение скорости Uz вдоль поверхности гильзы цилиндра. В такой камере сгорания поршень инициирует движение только вдоль оси z. Направленного обтекания поверхностей поршня и головки нет.
