I. Xây dựng mô hình tính toán.
2. Các giả thiết và điều kiện biên của mô hình tính toán.
2.1. Các giả thiết.
Trong piston động cơ truyền nhiệt đối lu là không ổn định trong điều kiện vận động rối có cờng độ lớn .Việc tìm hiểu rõ hiện tợng đó còn nhiều khó khăn vì những lý do sau đây:
- Sự không xác định lớp biên của bề mặt buồng cháy gây ra sự thiếu hẳn bức tranh về dòng chảy của môi chất công tác trong kênh nghiên cứu. Cho đến nay vẫn cha nghiên cứu đầy đủ về tính chuyển động của piston và các điều kiện tạo ra dòng chảy trong buồng cháy.
- Sự dao động của thành buồng cháy tạo ra điều kiện đặc biệt của chảy rối trong thể tích làm việc của động cơ. Nó tăng cờng truyền nhiệt đồng thời làm giảm ổn định lớp biên.
- Truyền nhiệt trong động cơ đợc đặc trng bằng sự có mặt của nguồn nhiệt do cháy nhiên liệu và sự thay đổi các thông số của môi chất công tác trong buồng cháy.
- Có nguồn nhiệt ma sát, bản thân dòng nhiệt đó xác định theo quy luật của nó, không trùng với quy luật truyền nhiệt đối lu. Ngày nay vẫn cha có biện pháp tách hai nguồn nhiệt đó ra để nghiên cứu độc lập.
Lợng nhiệt trao đổi thông qua bức xạ nhiệt của khí cháy và của ngọn lửa phụ thuộc vào mật độ, áp suất riêng phần của khí cháy, trạng thái khí. Theo giáo s Diachencô thì lợng nhiệt bức xạ chỉ chiếm khoảng 3 ữ 5% của toàn bộ lợng nhiệt trao đổi. Do đó khi tính toán ta xét đến trao đổi nhiệt bức xạ thông qua phần bổ sung của hệ số toả nhiệt đối lu.
Quá trình trao đổi nhiệt của piston với môi chất công tác đợc đặc trng bằng hệ số trao đổi nhiệt tổng cộng αΣ (quá trình đối lu và bức xạ), nhiệt độ của môi chất TΣ và dòng nhiệt qΣ. Do TΣ và vận tốc xoáy lốc của môi chất cũng nh áp suất trong thể tích công tác luôn luôn thay đổi nên các đại lợng biến thiên có tính chất chu kỳ. Nếu nh áp suất đợc coi là đồng đều theo các vị trí tại cùng mỗi thời điểm thì ngợc lại, αΣ, TΣ và qΣ lại không đồng đều tại cùng mỗi thời điểm mà phụ thuộc rất nhiều vào vị trí. Để đơn giản hoá, ngời ta coi quá trình trao đổi nhiệt là quá trình tựa tĩnh, αΣ, TΣ và qΣ nhận một giá trị trung bình tơng đơng nhất định nào đó, sao cho tổng lợng nhiệt mà môi chất truyền cho piston tơng đơng với tổng lợng nhiệt mà bề mặt gơng xilanh nhận đợc trong một chu trình công tác tại mỗi chế độ làm việc ổn định của động cơ mà ta cần tính toán. Hiện nay cha có các công thức toán học chính xác để xác định αΣ, TΣ và qΣ theo thời gian và theo toạ độ vị trí. Nhiệt độ môi chất đợc xác định thông qua kết quả tính toán chu trình công tác và đợc coi là không phụ thuộc vào vị trí.