Введение
ГЛАВА 1. Внутрицилиндровые процессы теплообмена –основные факторы, влияющие на характеристики ДС . 15
1.1. Особенности контактного теплообмена в ДС. 16
1.1.1. Влияние контактного теплообмена на эффективные параметры ДС. 16
1.1.2. Основные понятия контактного теплообмена. 17
1.1.3. Физико–механические и геометрические свойства поверхностей. 18
1.1.4. Геометрические и физические характеристики зоны контактного взаимодействия. 21
1.1.5. Анализ аналитических работ по определению площади фактического контакта. 25
1.1.6. Теоретические основы определения контактного теплообмена разъемных соединений в условиях наличия температурного градиента. 26
1.1.7. Температурный скачок между контактирующими поверхностями в условиях неизотермичности взаимодействующих тел . 31
1.1.8. Рассмотрение вопроса КТС при контакте поверхностей с волнистостью или макронеровностями. 32
1.1.9. Микроутечка газа через неподвижное соединение и плотность стыка в условиях дискретного контакта.
1.1.10. Контактный теплообмен неразъемных соединений в условиях наличия температурного градиента 34
1.1.11. Анализ методов расчета КТС наполненных клеевых композиций для случая неразъемного соединения. 36
1.1.12. Методы учета пористости клеевой прослойки при расчете КТС неразъемного соединения 38
1.1.13. Методы учета сухой адгезии для случая исследования КТС разъемных соединений. 40
1.1.14. Методы учета капиллярной адгезии для случая исследования КТС разъемных соединений. 41
1.1.15. Методы учета термической ректификации для случая расчета КТС разъемных соединений. 43
1.1.16. Методика расчета КТС при наличии пористой структуры. 43
1.2. Особенности нестационарного шатл - эффекта в ДС 46
1.2.1. Влияние шатл - эффекта на характеристики ДС 46
1.2.2. Анализ аналитических работ по упрощенному расчету шатл – эффекта... 47
1.3. Постановка задачи исследования. 48
Глава 2. Модель нестационарного теплообмена посредством шатл - эффекта и ее информационно-программное обеспечение 50
2.1. Математическая модель шатл - эффекта ДС. 50
2.1.1. Система уравнений теплообмена в условиях нестационарного теплообмена между поршнем и втулкой. 51
2.1.2. Коэффициент теплоотдачи в условиях конвективного теплообмена в рабочих цилиндрах ДС. 53
2.2. Схема алгоритма программы расчета шатл - эффекта ДС. 54
2.3.Обработка исходных данных математической модели шатл - эффекта. 55
2.4.Граничные условия задачи шатл – эффекта в условиях нестационарного
течения рабочего тела в зазоре и тепловой перетечки по твердотельным
элементам модели. 58
2.4.1.Задача назначения граничных условий. 58
2.4.2. Коэффициент теплоотдачи во внутренних полостях поршня. 59
2.4.3. Коэффициент теплоотдачи в зазоре между поршнем - вытеснителем и цилиндровой втулкой. 60
2.4.4. Обоснование составляющих уравнения конвективного теплообмена для элемента цилиндровой втулки. 69
2.5. Математическая модель газового зазора. 73
2.5.1. Математический метод решения. 73
2.5.2.Методика расчета шатл – эффекта, насосных потерь, перетечек теплоты внутри вытеснителя 76
2.6.Проверка адекватности математической модели 79
2.6.1.Локальный, общий тепловой и массовый балансы системы. 79
2.6.2. Контроль численных значений температуры с учетом физических ограничений явления. 80
2.6.3. Тестовые задачи 82
2.6.4. Оценка адекватности алгоритма расчета тепловых потоков в математической модели. 83
ГЛАВА 3. Методы управления КТС в ЦПГ ДС . 86
3.1. Разновидности методов по управлению КТС. 86
3.2. Методика определения КТС в условиях применения конструктивных способов изменения КТС во внутреннем контуре ДС. 92
3.2.1. Вариант составной системы из 3 теплоизоляционных прокладочных слоев
и порошка. 92
з
3.2.2. Вариант составной системы из 3 теплоизоляционных прокладочных слоев на клеевой подложке. 99
3.2.3. Влияние наплавки из мягкого теплопроводного металла на КТС разъемного соединения 102
3.2.4. Влияние окисных и гальванических пленок на КТС разъемных соединений .
3.3. Определение коэффициента теплопроводности прокладочного материала на основе высокотемпературных керамических волокон. 108
3.4. Результаты экспериментов по косвенному определению твердости прокладочного материала КР 1250. 121
3.5. Методика назначения допусков на размеры сопрягаемых деталей с учетом влияния на величину КТС. 130
3.6. Выводы по главе 138
ГЛАВА 4. Совершенствование конструкции дс 1р30/6 путем перераспределения тепловых потоков во внутреннем контуре . 139
4.1. Идентификация основных параметров методики расчета тепловых потерь в
ДС 139
4.1.1. Определение параметров рабочего процесса двигателя CTPC. 139
4.1.2. Определение тепловых потерь во внутреннем контуре двигателя CTPC. 143
4.1.3. Оценка применимости двухмерного подхода к расчету величины КТС 145
4.1.4. Выводы идентификации основных параметров методики расчета тепловых потерь в ДС. 147
4.2. Результаты практически ориентированных исследований по снижению величин шатл – эффекта, насосных потерь, тепловых перетечек внутри поршня – вытеснителя на примере двигателя 1Р30/6. 148
4.3.Результаты исследований снижения тепловых потерь посредством изменения КТС ДС 1Р30/6 158
4.4. Исследование герметичности разъемного фланцевого соединения верхний термостабилизирующий корпус – корпус регенератора ДС 1Р30/6. 162
4.5. Оценка повышения эффективности ДС путем управления тепловыми потоками во внутреннем контуре. 165
ГЛАВА 5. Выводы и рекомендации. 171
Список использованных источников 172
Приложение. Информационное насыщение методики расчета ктс и математической модели нестационарного
Теплообмена посредством шатл - эффекта . 182
1. Анализ аналитических работ по определению площади фактического
контакта. 182
2. Рассмотрение вопроса КТС при контакте поверхностей с волнистостью или макронеровностями. 189
3. Микроутечка газа через неподвижное соединение и плотность стыка в условиях дискретного контакта. 194
4. Анализ аналитических работ по упрощенному расчету шатл – эффекта 197
5. Физические свойства рабочего тела. 214
6. Особенности конструктивного исполнения внутреннего контура ДС 1Р30/6. 215
7.Обоснование выбора метода интегрирования системы основных дифференциальных уравнений теплообмена. 220
8. Влияние на КТС обработки клеевого соединения в магнитном поле. 227
10. Программа исследования тепловых потерь в ЦПГ ДС. 237
10.1. Методика расчета распределения температурных полей деталей ЦПГ ДС. 238
10.2. Методика расчета суммарных тепловых потерь в условиях внутреннего контура ДС. 246
11. Особенности конструктивного исполнения ДС компании NASA CTPC. 248
12. Определение тепловых потерь во внутреннем контуре двигателя CTPC 250
13. Исследование вариантов применения способов изменения КТС в условиях внутреннего контура ДС 1Р30/6. 258
