Rozwinięcie metody analizy numerycznej wymiany ładunku w silnikach o tłokach przeciwbieżnych

• Autorzy: Kalke J. , Mazuro P. , Sulikowski P.

Warianty tytułu

EN

Development of the numerical scavenging process analysis in opposed-piston engines

• Konferencja: International Congress on Combustion Engines (5 ; 24-26.06.2013 ; Bielsko-Biala, Poland)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Moc i sprawność całkowita silników dwusuwowych jest silnie zależna od sprawności wymiany ładunku, dlatego też optymalizacja tego procesu jest krytyczna z punktu widzenia wydajności. Głównym celem tego artykułu jest pokazanie potencjału łączenia ze sobą różnych narzędzi inżynierskich w celu znacznego przyspieszenia fazy koncepcyjnej weryfikacji różnych systemów wymiany ładunku. Proponowany algorytm postępowania używa różnorakich języków programowania do łączenia komercyjnych (w tym przypadku Ansys Workbench, Siemens NX, MathWorks Matlab, Microsoft Excel) i niekomercyjnych pakietów (Cantera) by uzyskać najważniejsze informacje tak wcześnie jak jest to możliwe. Proponowane narzędzie obsługuje model 0-wymiarowy procesu spalania (z zadanym stężeniem gazów wylotowych), podziału geometrii i dyskretyzacji przestrzennej, zautomatyzowanego ustawiania programu obliczeniowego i postprocesora do danych numerycznych, przygotowanych specjalnie dla rozrządu sterowanego tłokami. Przeprowadzono prostą ocenę zaoszczędzonego czasu dzięki zaproponowanej metodzie postępowania. Ostania część jest krytycznym podsumowaniem zaproponowanej metody i wskazuje pewne ciekawe kierunki rozwoju takie jak kosymulacja z programami 1D oraz bardziej zaawansowane modelowanie spalania.

EN

The power and overall efficiency of two-stroke engines are strongly dependent by scavenging efficiency, thus optimization of this process is vital to performance. Main aim of this article is to show the potential of combining different engineering tools to substantially speed-up the conception verification phase of various scavenging systems. The suggested algorithm uses a variety of programming languages to interconnect commercial (in this case Ansys Workbench, Siemens NX, MathWorks Matlab, Microsoft Excel) and non-commercial packages (Cantera) to get the most important information as soon as possible. Presented tools cover 0-D combustion process model (with desired exhaust gases concentration), geometry division and meshing, automated solver-setting and numerical-data postprocessor, prepared especially for piston ported valves. A simple evaluation of time savings by using proposed method was conducted. Last part is a critical sum-up of presented method and pointing out some interesting directions of development, concerning co-simulation with 1D software and more sophisticated combustion modeling.

Słowa kluczowe

PL

wymiana ładunku; silnik o tłokach przeciwbieżnych; skryptowanie; sprawność

EN

scavenging; opposed-piston engine; scripting; efficiency

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Combustion Engines
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 54, nr 3
• Strony: 511--519
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., pełen tekst na CD

Twórcy

autor

Kalke J.

• Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej

autor

Mazuro P.

• Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej

autor

Sulikowski P.

• Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej

Bibliografia

• [1] Niewiarowski, K.: Tłokowe silniki spalinowe. Warszawa: Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 1983.
• [2] Sher E.: Modeling the Scavenging Process in the Two-Stroke Engine-An Overview, SAE Technical Paper Series 890414, 1989.
• [3] Goldsborough S., Blarigan P.: Optimizing the Scavenging System for a Two-Stroke Cycle, Free Piston Engine for High Efficiency and Low Emissions: A Computational Approach, SAE Technical Paper Series, 2003-01-0001.
• [4] Merker G., Gerstle M.: Evaluation on Two Stroke Engines Scavenging Models, SAE Technical Paper Series 970358, 1997.
• [5] Wallace F., Cave P.: Experimental and Analytical Scavenging Studies on a Two-Cycle Opposed Piston Diesel Engine, SAE Technical Paper Series 710175, 1971.
• [6] Pirault J.-P.,Flint M.: Opposed Piston Engines: Evolution, Use, and Future Applications, SAE International, 2010.
• [7] Achates Power, 2015. http://www.achatespower.com/. [Online].
• [8] Regner G., Johnson D., Koszewnik J., Dion E., Redon F., Fromm L.: Modernizing the Opposed Piston, Two Stroke Engine for Clean, Efficient Transportation. SAE International, vol. 2013-26-0114, SIAT, India, 2013.