ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Использование метода контрольных объемов для описания расчетной области из "Моделирование рабочих процессов в цилиндре ДВС, работающего на природном газе " В качестве расчетного метода, сочетающего в себе возможности описания расчетных областей, в том числе и трехмерных, со сложными границами и достаточно простого перехода к конечноразностным уравнениям, можно рассматривать метод контрольных объемов (МКО). Данный метод впервые был предложен в работе [1] и является конечно-разностным методом с использованием кусочно-линейной аппроксимации, в котором конечно-разностные уравнения получаются на основе интегральных законов сохранения для контрольных объемов (КО), определяемых в результате разбивки расчетной области. Применительно к расчету процессов тепло- и массообмена в цилиндре двигателя внутреннего сгорания указанный метод рассматривается в работе [2], где, однако, применяется регулярная сетка для разбивки пространства цилиндра на КО. [c.4] Одна из основных трудностей при использовании любого из применяемых расчетных методов связана с геометрическим описанием расчетной области. Ввиду достаточно сложной формы камеры сгорания поршневых двигателей, включающей как полости в головке цилиндра, имеющие цилиндрическую, конусную и другие более сложные формы, форкамеры и вихревые камеры, отделенные от основной камеры сгорания узким каналом, так и полости, выполненные в поршне, также имеющие различные, часто весьма специфические, формы, причем смещенные от центральной оси, их разбиение на элементарные объемы требует применения ячеек, которыми можно было бы с достаточной точностью описать рассматриваемую расчетную область. [c.5] Для подробного описания формы камеры сгорания используются пять видов объемных ячеек и два вида плоских ячеек (рис. 1). [c.5] Объемные ячейки имеют форму тетраэдра, пирамиды с четырехугольным основанием, клина (призмы с двумя треугольными основаниями), неправильной призмы, у которой одно основание треугольное, а другое четырехугольное, и куба. Плоские ячейки имеют форму треугольника и четырехугольника. [c.6] Указанные формы ячеек определяют так называемую конеч-но-элементную разбивку, на основе которой осуществляется построение сетки контрольных объемов. [c.6] Каждый КО располагается в узле исходной сетки и связан с соседними КО, определяемыми в соответствии с описанием связей узлов конечно-элементной сетки. Построенные КО для плоской расчетной области показаны на рис. 2. [c.6] Если же эти узлы входят в описание еще и других ячеек, то площадь обмена между соседними КО определяется в виде суммы отдельных площадей (рис. 4). [c.7] - площадь основания элементарной призмы в рассматриваемой ячейке. [c.8] -ук z-z , - разница координат между соседними узлами по каждой из осей. [c.9] Если для внутренних КО направление нормали определяется координатами узлов, то для граничных КО направление нормали определяется путем алгебраического отображения граничной поверхности на одну из координатных плоскостей. В этом случае свободная координата единичного вектора при обратном преобразовании определяет конец вектора нормали в исходной системе координат, что позволяет найти углы наклона нормали к осям координат. [c.9] Расчет параметров рабочего тела в КО осуществляется в два этапа. На первом этапе определяются массовые расходы через поверхности обмена каждого КО по параметрам на текущем временном слое при рассмотрении КО в качестве открытых термодинамических систем. На втором этапе каждый КО рассматривается как закрытая термодинамическая система, в которой определяются изменения параметров в соответствии с уравнениями сохранения массы, импульса и энергии. Замыкается расчет уравнением состояния. [c.9] Вернуться к основной статье