Введение
1. Анализ путей повышения эффективности работы поршневых гибридных энергетических машин 7
1.1. Анализ путей повышения эффективности и экономичности работы компрессорной секции ПГЭМОД 7
1.1.1 Основные пути повышения коэффициента подачи компрессорной секции ПГЭМОД 9
1.1.2. Основные пути повышения индикаторного изотермического КПД компрессорной секции ПГЭМОД 16
1.2. Анализ конструкции уплотнений рабочей камеры, применяемых в поршневых газовых и жидкостных машинах 20
1.3. Анализ существующих методов расчета уплотнений, применяемых в газовых, жидкостных поршневых машинах и в ПГЭМОД 23
1.3.1. Расчет поршневых уплотнений компрессоров и насосов 23
1.3.2. Расчет уплотнений ПГЭМОД
1.4. Анализ существующих моделей турбулентного движения жидкости 32
1.5. Анализ конструкций ПГЭМОД и применяемых в них поршневых уплотнений 42
1.6. Выбор объекта, цели и задачи исследования
1.6.1. Выбор объекта исследований 53
1.6.2. Выбор цели и задач исследований 55
2. Теоретическое исследование щелевого поршневого уплотнения, выполненного в виде гидродиода 57
2.1 О соотношении массовых потоков жидкости и давлений нагнетания между насосной и компрессорной секциями в поршневой гибридной энергетической машине 57
2.2 Численный расчет течения жидкости в щелевом уплотнении ПГЭМОД, выполненном в виде гидродиода
2.2.1 Расчетная схема гидродиода 65
2.2.2 Основные уравнения численной модели 67
2.2.3 Модель турбулентности 69
2.2.4 Начальные и граничные условия 71
2.2.5 Методы численного решения уравнений 72
2.2.6 Расчетная сетка 73
2.3 Анализ основных физических процессов, протекающих в щелевом уплотнении, выполненном в виде гидродиода 74
3. Экспериментальные исследования щелевого поршневого уплотнения, выполненного в виде гидродиода 79
3.1. Описание экспериментального стенда для проведения проливки щелевого уплотнения 80
3.1.1. Гидравлическая схема стенда для исследования расходных характеристик щелевого уплотнения 80
3.1.2. Конструкция приспособления для монтажа щелевого уплотнения 82
3.2. Выбор и обоснование основных геометрических параметров щелевого уплотнения и диапазона действующего на нем перепада давления 86
3.2.1. Геометрические параметры 88
3.2.2. Режимные параметры 89
3.3. Методика измерения и оценка погрешностей основных измеряемых параметров 89
3.3.1 Геометрические параметры щелевого уплотнения 90
3.3.2. Измерение давлений 91
3.3.3. Измерение расхода жидкости 93
3.3.4. Измерение температуры
3.4. План и методика экспериментальных исследований 97
3.5. Верификация математической модели 100
4. Параметрический анализ влияния и оптимизация основных геометрических параметров щелевого уплотнения, выполненного в виде гидродиода 104
4.1 План численного эксперимента 105
4.2 Построение регрессионных полиномов 108
4.3 Параметрический анализ 113
4.4 Проведение многомерной нелинейной оптимизации с системой накладываемых ограничений 120
Основные выводы 125
Литература 127
