Quy lu t ch y Vibe ợc x c ịnh thông qua c c tham s nh : i m bắt u ch y thời gian ch y tham s c tr ng ch y “m”. C c thông s trên c th là không
i ho c thay i phụ thu c vào từng ch làm vi c của ng c thông qua ph ng trình sau: 6.908. 1 . . 1 . 908 . 6 m ym c e y m d dx (3.7) Trong :
Q: nhi t l ợng do nhiên li u sinh ra. α: g c quay trục khu u.
α0 : i m bắt u ch y. : kho ng thời gian ch y. m: tham s c tr ng ch y.
3.2.4. Tính toán cụm TB má nén
Trong tr ờng hợp ch làm vi c n ịnh của ng c mô hình ng c TB- MN ợc t nh to n dựa theo ph ng trình c n b ng năng l ợng gi a TB và MN: (3.8) Ở y công tiêu thụ cho cụm TB-MN ợc x c ịnh thông qua t c l u ng d ng môi chất qua m y n n và chênh l ch enthalpy ở c a vào và c a ra của MN:
(3.9)
Trong
Pc : Công suất tiêu thụ cho MN
: T c l u ng của d ng kh qua MN
h2: Enthalpy t i c a vào m y n n
h1: : Enthalpy t i c a ra m y n n
Công do TB cung cấp ợc x c ịnh thông qua t c l u ng d ng môi chất qua TB và chênh l ch enthalpy ở c a vào và c a ra của TB.
(3.10)
: T c l u ng của kh x qua TB h3: Enthalpy t i c a vào TB
h4: Enthalpy t i c a ra TB
m,TC: Hi u suất c gi i của TB m y n n
Khi ch làm vi c không n ịnh của ng c thì ng h c roto TB m y n n ph i ợc xem x t vì t c TB m y n n thay i. Từ ph ng trình c n b ng mômen của TB-MN sẽ x c ịnh ợc thay i t c TB-MN:
(3.11) Trong :
𝝎TC: T c TB m y n n
ITC: Mô men qu n t nh của TB m y n n
Đ i v i tr ờng hợp d ng kh không n ịnh qua TB-MN g y nên hi u suất của TB m y n n thay i theo tr ng th i của d ng kh t i c a vào TB-MN. Đ gi i quy t vấn ề này ph n mềm AVL BOOST s dụng k thu t gi ịnh d ng ch y n ịnh t i thời i m tức thời của d ng kh ợc coi nh là d ng n ịnh x c ịnh hi u suất của TB-MN.
T nh to n T
Đ mô phỏng TB c n c m t ờng c t nh theo t c của TB ho c toàn b map của TB trong ch mô phỏng chuy n ti p.
Công suất của TB ợc x c ịnh b ng sự thay i l u l ợng và entanpi khi i qua TB. Tất c ợc chuy n qua c c chi ti t c kh qua m t k t n i c kh .
(3.12) Trong : PT: công suất TB mT: l u l ợng kh qua TB h3: enthalpy dòng khí vào TB h4: enthalpy dòng khí ra TB
(3.13) Trong :
ηs,T : hi u suất ẳng entropi của TB.
cp: nhi t l ợng trung bình t i p suất không i gi a ph n ra và vào TB.
T3: nhi t kh vào TB.
p4/p3: t s tăng p của TB. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
T ng hi u suất của TB: ηto= ηm ηs,T.
3.3. Mô phỏng động cơ D243 ng phần ề AVL BOOST
3.3.1. â dựng mô h nh động cơ D243 không tăng áp
Mô hình ng c ợc x y dựng trên c sở c i m k t cấu của ng c thực t và c c tài li u liên quan. C c ph n t của mô hình ợc lựa ch n theo c i m k t cấu của ng c . B ng 3.1 th hi n c c ph n t trong mô hình AVL BOOST.
Sau khi lựa ch n xong c c ph n t cho mô hình ti n hành k t n i c c ph n t b ng ph n t ờng ng Pipe . Tất c c c i m c th n i ng ở trên ph n t ợc th hi n b ng c c i m màu en. Thực hi n k t n i gi a c c ph n t b ng vi c s dụng chu t tr i. Chiều của ph n t ờng ng ợc quy c theo chiều d ng ch y bên trong ng hi n thị b ng mũi tên trên ph n t ng . Hình d ng của ph n t ng c th thay i b ng c ch ch n ph n t ng và sau nhấn vào bi u t ợng Change. Tất c c c i m n i trên ph n t ng sẽ xuất hi n và c th thay i trực ti p. Ngoài ra c th tăng ho c gi m b t c c i m n i trên ph n t ng sao cho c c ph n t ng hợp l v i mô hình x y dựng. C c i m n i trên c c ph n t kh c c th thay i tùy theo mục ch và c th hình d ng của c c ph n t .
H nh 3.1 Mô h nh động cơ D243 trong phần mềm AVL BOOST Bảng 3.1. Phần tử ựa chọn cho mô h nh động cơ D243
STT Phần t Số ƣợng 1 PIPE 26 2 SYSTEMBOUNDARY 2 3 PLENUM 3 4 CYLINDER 4 5 RESTRICTION 10 6 MEASURINGPOINT 13 7 AIRCLEANER 1 8 JUNCTION 4 9 PIPE_END 54 19 ALL_PIPES 1 11 ALL_PLENUMS 27 12 ALL_BOUNDARIES 5 13 ALL_BOUNDARIES 2 14 RESTRICTIONS 10
Bảng 3.2 D i u điều ki n chung mô h nh động cơ D243 không tăng áp
STT Thông số D iệu nh p
1 Áp suất môi tr ờng p bar 1
2 Nhi t môi tr ờng t 25 3 Chu kỳ t nh 50 4 L ợng nhiên li u chu trình (g/cycle) Nh p theo b ng 5 B c xuất k t qu 1 6 Nhi t trị thấp Q kJ kg 42800 7 T l A F 14,7 8 Mô hình tính AVL MCC 9 Lo i ng c 4 kỳ 10 Thứ tự n 1-3-4-2 11 S l ợng lỗ phun 4 12 Đ ờng k nh lỗ phun 0,3 (mm)
13 Áp suất phun 220 (bar)
14 G c phun s m 20
3.3.2. â dựng mô h nh động cơ D243 sau khi tăng áp
C c ph n t và c c thông s nh p cho mô hình ợc th hi n trong c c B ng 3.3 3.4 và hình 3.5.
Bảng 3.3 Phần tử ựa chọn cho mô h nh tăng áp
STT Phần t Số ƣợng 1 PIPE 29 2 SYSTEMBOUNDARY 3 3 PLENUM 2 4 CYLINDER 4 5 RESTRICTION 8 6 MEASURINGPOINT 9 7 AIRCOOLER 1 8 AIRCLEANER 1 9 TURBOCHARGER 1 10 JUNCTION 3 11 WASTEGATE 1
Hình 3.2 Mô hình động cơ D243 sau khi tăng áp
Dữ i u đi u hiển chung
Bảng 3.4. D i u điều ki n chung
Thông số D iệu nh p
Áp suất môi tr ờng p bar 1
Nhi t môi tr ờng t 25
Chu kỳ t nh 50
L ợng nhiên li u chu trình g cycle Fuel(table)
B c suất k t qu 1
T l A F 14,7 Mô hình tính AVL MCC Lo i ng c 4 kỳ Thứ tự n 1-3-4-2 S l ợng lỗ phun 4 Đ ờng k nh lỗ phun 0,3 (mm)
Áp suất phun 220 (bar)
G c phun s m 20
3.4. Đánh giá k t qu ô phỏng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sau khi nh p c c d li u iều khi n chung và cho c c ph n t của mô hình ta ti n hành ch y mô hình. Thời gian hoàn thành mô hình phụ thu c vào s ph n t c trong mô hình và s chu kỳ ta ch n trong thông s iều khi n chung. Sau khi hoàn thành ph n k t qu t nh c th a ra d i d ng b ng và d ng ồ thị.
3.4.1. Đánh giá độ tin cậ của mô h nh
Sau khi ch y mô hình ng c k t qu ợc so s nh v i thực nghi m nh gi t nh tin c y của mô hình. K t qu so s nh ợc th hi n trong B ng 3.5 và Hình 3.6.
Bảng 3.5 Bảng so sánh kết quả chạ mô ph ng MP và thực nghi m TN
n (v/ph) Ne (kW) % ge (g/kW.h) % Me (N.m) % TN MP TN MP TN MP 1000 31,38 33,14 5,6 251,9 236 -6,3 299,8 316,6 5,6 1400 45,87 46,81 2,0 243,2 231,5 -7,1 313,0 319,4 2,0 1600 51,89 52,17 0,53 252,8 235,6 -6,8 309,8 311,5 0,53 1800 57,03 58,42 2,4 256,3 239,6 -6,5 302,7 310,1 2,43 2000 57,18 59,11 3,4 257,2 246,2 -4,2 273,2 282,3 3,37 2200 56,09 58,28 3,9 269,5 253,1 -6,0 243,6 253,1 3,9 Trong : - TN: K t qu ch y thực nghi m. - MP: K t qu ch y mô phỏng. - %: T l ph n trăm thay i.
H nh 3.3 Đặc tính công su t và ti u hao nhi n i u
B ng 3.5 và Hình 3.3 th hi n k t qu mô phỏng và thực nghi m của ng c D243 không tăng p. K t qu cho thấy ờng c t nh công suất và tiêu hao nhiên li u gi a mô phỏng và thực nghi m là kh t ng ồng. Sai l ch l n nhất về công suất là 5 2% t i n 1 v ph tiêu hao nhiên li u là 7 1% t i n 14 v ph. Sự sai l ch này c th do c c nguyên nh n nh sai s ph p o trong thực nghi m hay m t s gi thi t mô phỏng trong mô hình ch a phù hợp v i thực nghi m. Tuy nhiên v i c c k t qu này ã th hi n t nh tin c y của mô hình. Do v y mô hình c th s dụng mô hình ng c D243 tăng p phục vụ cho c c b c nghiên cứu ti p theo.
3.4.2. So sánh đặc tính động cơ D243 trước và sau khi tăng áp
nh gi hi u qu đ ng c sau hi t ng p
Đ c t nh công suất và tiêu hao nhiên li u của ng c D243 không tăng p và c tăng p ợc th hi n trong Hình 3.4 và B ng 3.6.
Bảng 3.6. So sánh đặc tính động cơ D243 trước và sau tăng áp
n (v/ph)
Ne (kW)
% ge (g/kW.h) % Me (N.m) %
KTA TA KTA TA KTA TA
1000 33,14 55,06 66,1 236 216 -8,4 316,6 526 66,1 1400 46,81 77,09 64,6 231,5 213 -7,9 319,4 526 64,6 1600 52,17 85,33 63,5 235,6 216 -8,3 311,5 509 63,5 1800 58,42 92,13 57,7 239,6 221 -7,7 310,1 489 57,7 2000 59,11 92,04 55,7 246,2 230 -6,5 282,3 439 55,7 2200 58,28 91,78 57,5 253,1 241 -4,8 253,1 398 57,5
ồ th so s nh đ c t nh công su t v ti u hao nhi n i u thể hi n tr n h nh 7
H nh 3.4 Đặc tính công su t và ti u hao nhi n i u của động cơ
K t qu mô phỏng cho thấy sau khi tăng p công suất của ng c tăng ồng thời suất suất tiêu hao nhiên li u cũng gi m. Cụ th t i ch n c 1 v ph công suất tăng lên 66 1% suất tiêu hao nhiên li u gi m 8 4% c n t i n c = 1600v/ph công suất tăng lên 63 5% và suất thiêu hao nhiên li u gi m 8 3% trong khi t i ch t c ịnh mức n c 22 v ph công suất tăng 57 5% và tiêu hao nhiên li u chỉ gi m 4 8%. K t qu trên cho thấy t nh kinh t t ợc và t nh hi u qu t ợc ở c c ch t c làm vi c của ng c .
o s nh thay đ i p su t v nhi t đ qu tr nh ch y
Khi tăng p suất n p sẽ làm tăng p suất cu i qu trình n n d n n tăng p suất và nhi t của cà chu trình công t c. Hình 3.5 và 3.6 d i y th h n sự so s nh bi n thiên nhi t và p suất t i n 14 v ph n 16 v ph:
H nh 3.5 So sánh biến thi n nhi t độ và áp su t tại n 1400 v ph
Hình 3.5 và 3.6 cho thấy r ng nhi t và p suất của ng c sau khi tăng p tăng lên rõ r t. Đ y là nguyên nh n ch nh nh h ởng n c t nh công suất tiêu hao nhiên li u cũng nh ph t th i của ng c sau khi tăng p.
Kết uận
Đã x y dựng ợc mô hình và mô phỏng ng c D243 ch a tăng p và sau khi tăng p trên ph n mềm AVL - Boost.
Đã nh gi ợc t nh hi u qu của vi c tăng p qua ph n so s nh ng c D243 tr c và sau khi tăng p.
Đã x c ịnh ợc c c thông s về nhi t p suất v n t c trên ờng n p ợc x c ịnh trên mô hình làm iều khi n u vào cho t nh to n mô phỏng.
CHƢƠNG 4: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CATIA-GAMBIT-FLUENT MÔ PHỎNG DÒNG MÔI CHẤT TRONG ĐƢỜNG THẢI CỦA
ĐỘNG CƠ D243 KHI TĂNG ÁP 4.1. Thi t p ô hình đƣờng th i 3D trên Catia
Ph n mềm Catia là m t công cụ m nh trong mô phỏng c c v t th 3D ph n mềm cho ph p vẽ c c kh i 3D và lắp gh p c c ph n t l i. Trong ề tài em s dụng ph n mềm Catia x y dựng mô hình 3D d ng kh trong ờng th i v i k ch th c o ợc trên từ ng c trên ph ng th nghi m. Mô hình ờng th i của ng c D243 ch a tăng p ợc th hi n nh trên hình 4.1. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Kh i kh trong ờng th i bên ngoài nắp m y ợc mô hình h a ch nh là ph n bên trong của ờng th i bên ngoài nắp m y.
- D ng môi chất bên trong ờng n p nguyên b n khi ch a tăng p ợc mô hình h a c hình d ng nh th hi n trên hình 4.2
H nh 4.2 Phần b n trong đư ng thải khi chưa tăng áp
Mô hình ờng th i sau khi tăng p c thay i ợc x y dựng trên Catia th hi n trên hình 4.3.
Mô hình d ng môi chất l u ng trong ờng th i ng c sau c i ti n ợc th hi n trên hình 4.4.
H nh 4.4 Phần b n trong đư ng thải của động cơ D243 sau khi tăng áp
Sau khi thi t l p c c mô hình 3D trên Catia xong c c file ợc xuất d i d ng
File .IGS nh p vào ph n mềm Gambit chia l i.
4.2. Chia ƣới trên Ga it ô hình đƣờng th i động cơ D243
Hình 4.5 th hi n c a s giao di n của ch ng trình Gambit c c b c ti n ti n hành chia l i mô hình:
a) ớc a chọn mô h nh gi i
Trên thanh solver có c c công cụ kh c nhau:
FIDAP, FLUENT/UNS,
FLUENT 5 6 …Ng ời
dùng sẽ lựa ch n mô hình sẽ ợc gi i b ng ph n mềm nào. Ở bài to n chia l i mô hình ã ợc x y dựng b ng ph n mềm
Catia ta ch n ph ng trình gi i FLUENT 5 6
) ớc Nh p mô h nh cần chia ới
Đ nh p mô hình ta import file.igs của mô hình ợc x y dựng trên catia. Mô hình ợc nh p vào ở d ng kh i
H nh 4.6 Mô h nh cần chia ưới
c) ớc chia ới mô h nh
K ch vào thanh Mesh ng ời dùng sẽ thấy c c công cụ chia l i ờng m t hay kh i…
Đ i v i bài to n 3D qu trình chia l i ợc thực hi n theo 2 b c: Chia m t tr c sau chia kh i.
H nh 4.7 mô h nh đư ng thải tăng áp và chưa tăng áp được chia ưới
C c thông s ch nh dùng chia l i:
- Ki u ph n t Elements : Tứ gi c Quad Tam gi c Tri ho c ki u hỗn hợp tứ gi c tam gi c Quad Tri .
- Type: map, submap, pave, tri primitive. - K ch th c ph n t Spacing .
V i bài to n thực t mô hình ợc chia m t tr c sau chia kh i v i c c thông s chia m t:
- Ki u ph n t Elements : Tam gi c Tri - Type: pave
Chia kh i:
- Ki u ph n t Elements : Tet Hybrid - Type: TGrid (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- K ch th c ph n t Spacing : 1.5