Мathematical modeling of gas-air mixture supply in a diesel engine using a gas device
Abstract
A marine diesel engine is a complex power plant that requires various systems for its operation (air, cooling, lubrication, fuel, etc.). For reliable operation marine diesel engines must possess high reliability and power utilization efficiency. However, in recent years scientists, designers, and engineers have faced a new challenge: reducing harmful combustion emissions. This challenge is driven by the adoption of increasingly stringent environmental regulations. The key aspect of addressing this task is maintaining near-nominal levels of efficiency, specific power, reliability, and lifecycle cost.
The final transition of a diesel engine to combined fuels requires a number of modernization measures which are supported by theoretical calculations and scientific research. This paper presents a mathematical description of the gas-air mixture flow through a device for separate gas supply into small-sized, naturally aspirated marine diesel engines operating on combined fuel (diesel and gas). A mathematical formulation for the problem of gas flow into the engine cylinder through the gas supply device is also provided.
References
2. Кавтарадзе Р.З., Касько А.А., Зеленцов А.А. Расчетно-экспериментальное исследование рабочего процесса перспективного роторно-поршневого двигателя // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2022. – № 4 (745). – С. 61–71. – DOI: 10.18698/0536-1044-2022-4-23-33.
3. Моренко И.В. Математическое моделирование структур газожидкостного течения в кольцевом канале с внутренним вращающимся цилиндром // Теоретические основы химической технологии. – 2022. – Т. 56. – № 1. – С. 105–113. – DOI: 10.31857/S0040357122010101.
4. Guo J., Guo L. Study on the Simplification Calculation Model of Marine Diesel Engine Exhaust Flow Based on Air-Fuel Ratio // Mathematical Problems in Engineering. – 2022. – Vol. 2022. – Article ID 9479987. – P. 1–11. – DOI: 10.1155/2022/2890035.
5. He H., Yu N., Di S., Cai G., Zhou C., Zheng L. Static Equilibrium Characteristics of Full-Flow Staged Combustion Cycle Engine Under Different Propellants // International Journal of Aerospace Engineering. – 2024. – Vol. 2024. – Article ID 5531867. – P. 1–15. – DOI: 10.1155/2024/7114250.
6. Максимов Ф.А., Нигматуллин В.О. Метод гибридных сеток в задачах внешней и внутренней газовой динамики // Компьютерные исследования и моделирование, 2023, т. 15, № 3, с. 543-565. – DOI: 10.20537/2076-7633-2023-15-3-543-565.
7. Патент № 2843053 C1 Российская Федерация, МПК F02M 21/02, F02M 35/10, F02M 35/16. устройство для раздельной подачи газов в дизельный двигатель : заявл. 06.12.2024 : опубл. 07.07.2025 / Ю. И. Матвеев, А. К. Лаптев, Н. А. Лаптев. – EDN NYGOZL.
8. Сеначин П.К. Самовоспламенение локального объёма в газодизеле // Двигатель – 97: материалы Междунар. науч.-техн. конф. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997. – С. 127–130. – [В сборнике: 312 с.].
9. Исаев, А. П. Разработка и исследование принципа комбинированного смесеобразования в двигателях внутреннего сгорания / А. П. Исаев // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. – 2011. – № 2. – С. 74-83. – EDN OCOOMD..
10. Галышев Ю.В., Магидович Л.Е., Новичков М.Ю. Теоретические принципы моделирования рабочих процессов двигателей при работе на альтернативных топливах // Сборник докладов Междунар. науч.-техн. конф. «Транспорт, экология – устойчивое развитие». – Варна: Технический университет, 2004. – С. 213–218. – [В сборнике: 428 с.].
11. Володин В.В. Теоретическое обоснование применения эффекта эжекции в системах подачи газовообразного топлива в двигатель и моделирование параметров его работы // Вестник Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова. – 2012. – № 11. – С. 90–94.
12. Патрахальцев Н.Н. Повышение экономических и экологических качеств двигателей внутреннего сгорания на основе применения альтернативных топлив / Н.Н. Патрахальцев. – М.: Изд-во РУДН, 2008. – 267 с. – ISBN 978-5-209-03252-1.
13. Карнаухова И. В., Карнаухов В. Н., Захаров Д. А., Карнаухов О. В., Рындина О. В. ВЛИЯНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ИЗБЫТКА ВОЗДУХА НА РАСХОД ТОПЛИВА ДИЗЕЛЬНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ // Вестник Брянского государственного технического университета. 2016. №. 5. С. 38-42. DOI: https://doi.org/10.12737/article_58f9c4d93ed083.05626092.
14. Кавтарадзе, Р. З. Теплофизические процессы в дизелях, конвертированных на природный газ и водород / Р. З. Кавтарадзе. – Москва : Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет), 2011. – 240 с. – ISBN 978-5-7038-3482-4. – EDN ZCKZYN.
15. Природный газ как альтернатива жидким углеводородам на судах с дизельной установкой / Ю. И. Матвеев, Н. А. Лаптев, В. В. Колыванов, М. Ю. Храмов // Научные проблемы водного транспорта. – 2023. – № 75. – С. 127-135. – DOI 10.37890/jwt.vi75.359. – EDN LERNPN.
Copyright (c) 2025 Russian Journal of Water Transport
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
