Математическое моделирование подачи газовоздушной смеси в дизельный двигатель при использовании газового устройства
Аннотация
Судовой дизельный двигатель представляет собой сложную энергетическую установку, для эксплуатации которой необходимы различные системы (воздушная, охлаждения, смазывания, топливная, газораспределения и др.). Для нормальной эксплуатации, судовые дизельные двигатели должны обладать высоким показателем надёжности и эффективностью использования мощности. Однако в последние годы перед учёными, проектировщиками и инженерами ставится новая задача, которая заключается в контроле и снижении вредных выбросов продуктов сгорания. Данные задачи поставлены в первую очередь из-за принятия более строгих экологических норм международными ассоциациями. Главной особенностью решения данной задачи является сохранность околономинальных уровней: эффективности, удельной мощности, надежности и стоимости жизненного цикла судового дизеля. Для перевода дизельного двигателя на смесевые топлива необходимо выполнить ряд модернизационных мероприятий, которые подтверждены теоретическими расчётами и научными исследованиями. В данной статье приводится математическое описание движения газововоздушной смеси, через устройство для раздельной подачи газов, в судовые малоразмерные дизельные двигатели без наддува при работе на комбинированном топливе (дизельное – газовое топлива). Отдельно представлена математическая формализация задачи движения газов в цилиндр двигателя через газовое устройство.
Материал разработан в рамках работы по государственному заданию по сознанию информационно-технологической платформы «Флот-Сервис-Судоремонт».
Литература
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 Научные проблемы водного транспорта
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
