Đối với cửa sổ quan sát, vật liệu thạch anh được chọn vì cĩ cường độ rất cao và phạm vi truyền ánh sáng rộng. Hình dạng hình trịn trịn được lựa chọn cho CVCC. Với hình học này, nguyên lý của bình chịu áp lực thành dày được áp dụng [78]. Khi áp suất tác dụng lên bề mặt trong hình trịn thành dày, cĩ ba loại ứng suất xảy ra trong vật liệu, đĩ là ứng suất Hoop hoặc ứng suất tiếp tuyến (σH), ứng suất dọc (σL) và ứng suất xuyên tâm (R), tuy nhiên ứng suất Hoop là ứng suất quan trọng nhất . Do đĩ, chỉ cĩ ứng suất Hoop được sử dụng trong tính tốn. Để tính tốn độ dày cửa sổ, hai ứng suất được xem xét là ứng suất cắt và ứng suất uốn. Hệ số an tồn 12 được chọn cho buồng đốt và hệ số 15 cho cửa sổ thạch anh [78]. Tải trọng trên thành xylanh và cửa sổ được xác định là áp suất ở 80 bar.
Trong xylanh khi cĩ áp suất, bên trong vật liệu làm xylanh xuất hiện các ứng suất: ứng suất tiếp (H), ứng suất dài (L) và ứng suất hướng tâm (R) [78] như trên (Hình 3. 6). Tuy nhiên, trong tính tốn chỉ quan tâm đến ứng suất tiếp. Ứng suất tiếp của thành xylanh được tính theo cơng thức 3.5
Đặc tính Giá trị Đơn vị
Khối lượng riêng 2210 3
Kg/m o
Mơ đun đàn hồi 20 C 77,8 GPa
o
Mơ đun đàn hồi 50 C 82 GPa
o
Mơ đun đàn hồi 900 C 85 GPa
Hệ số Poisson 0,17
Ứng suất nén tới hạn 343 MPa
Độ cứng 5-7 Mhos Scale
Đặc tính Giá trị Đơn vị
Độ bền kéo, giới hạn 569 MPa
Khối lượng riêng 7700 3
Kg/m
Hệ số Poisson 0,29
Mơ đun đàn hồi 190,0 GPa
Hình 3. 6. Ứng suất bên trong thành xylanh [79]
= � �� .((�2−�2) �2+ �2) (3.5)
Trong đĩ:
: Ứng suất tiếp (MPa)
Pcy: Áp lực tác dụng lên thành xylanh (MPa) a: Bán kính trong (m)
b: Bán kính ngồi (m)
Khí xung quanh tại TDC thu được bằng tính tốn q trình đa biến. Áp suất khí, nhiệt độ và mật độ tăng với tỉ số nén tăng. Áp suất, nhiệt độ và mật độ tại TDC lần lượt là 40-90 bar, 800-960 K và 18-32 kg/m3 đối với CR 16. Tăng tỉ số nén dẫn đến tăng áp suất, nhiệt độ và mật độ khí xung quanh tại TDC (Hình 3. 7). Thơng số của vật liệu sử dụng và dữ liệu tính tốn buồng cháy thể hiện trong Bảng 3. 5.