Tiểu luận môn học động cơ đốt trong nâng cao (chương 4)

Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM TIỂU LUẬN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG NÂNG CAO GVHD: PGS-TS PHẠM XUÂN MAI SVTH: PNẠM NHỌC HÀ Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM CHƯƠNG 4: NHIỆT ĐỘNG HỌC CƠ BẢN TRONG CÁC MÔ HÌNH 4.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC CẤU TRÚC MÔ BUỒNG ĐỐT HÌNH 4.1.1 Khái niệm hỗn hợp hòa trộn trước: 4.1.2 Môi chất công tác ĐCĐT 4.1.3 Khái niệm dòng rối 4.1.4 Hệ phương trình tổng quát biểu diễn tia phun rối 4.1.5 Tính toán yếu tố ảnh hưởng tới trình hình thành hỗn hợp 4.2 MÔ HÌNH NGỌN LỬA TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 4.2.1 Phân tích Zeldovich lan truyền màng lửa 4.2.2 Nghiệm số phương trình bảo toàn 4.2.3 Cấu trúc màng lửa 4.2.4 Vận tốc màng lửa 4.2.5 Phân tích độ nhạy Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 4.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC CẤU TRÚC MÔ HÌNH 4.1.1 niệm hỗnlà hợp hòa trộn trước: HỗnKhái hợp hòa trộn trước hỗn hợp mà nhiên liệu không khí hòa trộn với theo tỉ lệ thích hợp trước đưa vào buồng đốt động Không khí Hỗn hợp (Hòa khí) Buồng đốt động Nhiên liệu Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 4.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC CẤU 4.1.2.1 Khái niệm: TRÚC MÔ HÌNH Để tính toán trình cháy chu trình nhiệt 4.1.2 động Môi nóichất chung công chúng tác ta cần phảiĐCĐT biết thành phần hỗn hợp môi chất công tác Thành phần môi chất công tác thay đổi theo diễn biến chu trình Với động đánh lửa cưỡng bức, hỗn hợp khí chưa cháy gồm không khí, nhiên liệu, khí sót Trong động Diesel trước phun nhiên liệu, hỗn hợp chưa cháy có không khí khí sót Sản phẩm trình cháy hay hỗn hợp khí cháy giai đoạn cháy giai đoạn đầu thời kỳ giãn nở xem trạng thái cân nhiệt động Ở cuối kỳ giãn nở, cân bị phá vỡ, phản ứng kết hợp không đủ nhanh để giữ cho hỗn hợp trạng thái cân Trong trình thải phản ứng diễn chậm tính nhiệt động học xem môi chất công tác hỗn hợp khí trơ Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 4.1.2.2 Tính toán thành phần hỗn hợp trước sau cháy: A Khối Tính lượng toán môi thành phần sản chất công tácvật có cháy: xy lanh đầu trình nén mc gồm khí nạp mi cho chu trình lượng khí xót mr chu trình trước lại xy lanh Tỉ lệ khí xót x có mặt hỗn hợp khí xác định theo mr biểu thức: x = r mc Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM B Tính thành phần hỗn hợp khí trước phản ứng Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 4.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC CẤU TRÚC MÔ HÌNH 4.1.3 Khái niệm dòng rối 4.1.3.1 Dạng phương trình bảo toàn dòng chảy rối : Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 4.1.3.2 Mô hình rối: Mô hình đơn giản dựa giả thiết Boussinesq (1877) Ứng suất Reynods với giả thiết viết sau : Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 4.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC CẤU TRÚC MÔ HÌNH 4.1.4 Hệ phương trình tổng quát biểu diễn tia phun rối Hệ thống hương trình cổ điển mô tả dòng chất khí diễn phản ứng hoá học viết tổng quát sau: Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 4.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC CẤU TRÚC MÔThiết HÌNH kế buồng đốt cho động xăng đòi hỏi phải có cân nhắc kỹ yếu lưỡng tố tố tối 4.1.5 Tính toán ảnh yếu hưởng ưu Có số lựa chọn thiết kế nắp quy lát, tới trình hình thành hỗn hợp hình dạng đỉnh piston, buji, kích thước số lượng van, 4.1.5.1 Tính toán buồng đốt động cửa nạp Cân nhắc vấn đề kết cấu buồng đốt, tỉ số bề mặt tiếp xúc thể tích buồng đốt, chiều dài lan tràn lửa, sử dụng xoáy lốc loại khe hở di chuyển hỗn hợp Một số phương pháp cho việc chế tạo buồng đốt nhanh đưa Điều bao gồm cách tạo hình dạng buồng đốt nhiều ưu điểm, di chuyển buji đến vị trí trung tâm buồng đốt, dùng hai buji, tăng chuyển động hỗn hợp nhiên liệu cách tạo xoáy lốc suốt trình nạp nén nhiên liệu Sự truyền nhiệt buồng đốt nên tính toán trình thiết kế Hiện tượng kích nổ phụ thuộc vào giới hạn tỉ số nén sử dụng vài buồng đốt; Trang tác động trực tiếp đến hiệu suất Hiện tượng kích Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 4.1.5.2 4.1.5.3 Tính toán hệ số điều khiển đ - Hiệu suất nạp: Truyền nhiệt Trị số octan: Tối ưu hóa buồng đốt - Cấu hình buồng đốt - Vị trí buji vùng buồng đốt Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 4.2 MÔ HÌNH NGỌN LỬA TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Phương trìnhtích bảo toàn thiết lập hệlan phương trình vi 4.2.1 Phân Zeldovich truyền phân,lửa thường giải phương pháp số màng phương trình bào toàn khối lượng lượng đồng Phân tích Zeldovich giải thích rỏ nguyên nhân gây tượng bản, lan truyền màng lửa trình khuyếch tán grdient cần thiết 4.2.2 Nghiệm phương trình bảo toàn: trì phản số ứng hoá học Mô hình toán học lửa cháy tầng chiều thể phương trình bảo toàn có dạng tổng quát sau: Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 2.2 Nghiệm số phương trình bảo 4.2.2.1 Sự rời rạc hoá không gian Giản đồ minh hoạ rời rạc hoá không gian Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 4.2.2.2 Giá trị ban đầu, điều kiện biên, nghiệm bình ổn Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 4.2.2.3 Phương pháp nghiệm tường minh Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Nghiệm ẩn ví dụ backward coupling Nghiệm 4.2.2.4 Phương pháp nghiệm ẩn ẩn xem ổn định nghiệm tường minh Phương pháp nghiệm ẩn quan trọng để giải toán hệ phương trình vi phân cứng, thông dụng toán trình cháy, tuỳ thuộc vào động lực hoá học Mặc dù bước giải nghiệm ẩn phức tạp nghiệm tường minh ( phụ thuộc vào nghiệm phương trình tuyến tính), tính ổn định cao bước giải ẩn cho phép tính đến bước cao hơn, có nhiều bước ẩn cần xét đến Và kết cuối cải tiến lớn thời gian tính máy tính .2.2.5 Nghiệm bán ẩn phương trình vi toán phânvới phần Dạng nghiệm dùng đến hệ số thay đổi nhiều theo thời gian 4.2.2.6 Nghiệm ẩn phương trình vi phân phần Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 4.2.3 Cấu trúc màng lửa Hình 4.2.5 Biểu đồ chế thuỷ phân hợp chất béo hydrocacbon thành dạng CH3 C2H5 Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Hình 4.2.6 Biểu đồ chế ôxy hoá gốc hydrocacbon C1- C2- Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 4.2.4 Vận tốc màng lửa Hình 4.2.10 Sự phụ thuộc vận tốc vL vào tỷ lệ khác hỗn hợp nhiên liệu không khí (ở aùp suaát p = bar, Tu = 298K) Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 4.2.5 Phân tích độ nhạy Hình 4.2.11 Phân tích độ nhạy vận tốc màng lửa cháy tầng hỗn hợp không khí-mêtan cháy Trang ... Trị số octan: Tối ưu hóa buồng đốt - Cấu hình buồng đốt - Vị trí buji vùng buồng đốt Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 4.2 MÔ HÌNH NGỌN LỬA TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Phương trìnhtích bảo toàn...Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM CHƯƠNG 4: NHIỆT ĐỘNG HỌC CƠ BẢN TRONG CÁC MÔ HÌNH 4.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC CẤU TRÚC MÔ BUỒNG ĐỐT HÌNH 4.1.1 Khái niệm hỗn hợp hòa trộn... khí hòa trộn với theo tỉ lệ thích hợp trước đưa vào buồng đốt động Không khí Hỗn hợp (Hòa khí) Buồng đốt động Nhiên liệu Trang Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM 4.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC CẤU 4.1.2.1 Khái