Ograniczenia modelowania na przykładzie analiz dynamiki wału korbowego

• Autorzy: Murawski Lech
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Analizowane zjawiska fizyczne należy upraszczać maksymalnie mocno, ale tak, żeby powstałe modele dawały poprawne przewidywania wyników eksperymentalnych. Naukowiec powinien jednak zdawać sobie sprawę z ograniczeń i zakresu stosowalności danego modelu. Inżynier nie może zapominać, że posługuje się tylko modelem rzeczywistości, który ma swoje ograniczenia - zakres stosowalności. W pracy przedstawiono analizy dynamiki układu tłokowo-korbowego silnika okrętowego ze szczególnym uwzględnieniem ruchu wału korbowego. W świetle współczesnych badań, świat fizyczny jest nieliniowy i dynamiczny w stanach dalekich od stanu równowagi. Jednakże większość problemów inżynierskich jest modelowanych liniowo, jako zjawiska statyczne bądź quasi-statyczne. Podejście to jest użyteczne i optymalne, ale nie można zapominać o ograniczeniach takich modeli. Wykazano, że pomimo przyjęcia ściśle deterministycznych oraz w pełni liniowych równań mechaniki, przewidywalność dokładnych parametrów ruchu jest ograniczona. Rozważono ruch prostego obiektu mechanicznego: obrót wału korbowego silnika. W rozważanym przypadku jest to wał korbowy 10-cylindrowego, okrętowego silnika wolnoobrotowego: 10K98 firmy MAN B&W. Założono, że znana jest z nieskończoną (!) dokładnością prędkość obrotowa wału, która jest dodatkowo niezmienna. Przyjęto, że również czas jest możliwy do wyznaczenia nieskończenie dokładnie. W takim przypadku względne położenie wykorbienia określa w pełni deterministyczna prosta zależność. W celu znajomości położenia danego wykorbienia w dowolnej chwili czasu musimy jeszcze znać warunki początkowe. Kąt obrotu w chwili t=0 wyznaczono niezwykle dokładnie, ale ze skończoną dokładnością. Wykazano, że po pewnym czasie położenie wykorbienia jest całkowicie niezdeterminowane. Co więcej, ruch układu tłokowo-korbowego charakteryzuje się naturalną zmiennością, nawet po pominięciu zmienności sił wymuszających. Wpływa to dodatkowo na ograniczenia modelowania rozważanego deterministycznego układu fizycznego.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie; determinizm; równania ruchu; układ tłokowo-korbowy; wał korbowy

• Wydawca: Faculty of Ocean Engineering and Ship Technology, Gdańsk University of Technology
• Czasopismo: Journal of Polish CIMEEAC
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 14, no 1
• Strony: 147--155
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Murawski Lech

• Gdynia Maritime University, Faculty of Marine Engineering, ul. Morska 81-87, 81-225 Gdynia, Poland, tel.: [phone]

Bibliografia

• [1] Brydum, L, Jakobsen, S.B., Vibration characteristics of two-stroke, low speed diesel engines, MAN B&W Diesel a/s, pp.1-16, Copenhagen 1987.
• [2] Charchalis, A., Dereszewski, M., Analysis of Rotational Speed Fluctuation of Diesel Engine Shaft for Evaluation of Combustion Process, Journal of Vibration Engineering & Technologies, vol.2, No. 5, 2014
• [3] Davies, P., Kosmiczny projekt, Copernicus Center Press, 2014
• [4] Heller, M., Fizyka ruchu i czasoprzestrzeni, Wydawnictwo Naukowe PWN, 1993.
• [5] Murawski, L., Charchalis, A., Simplified method of torsional vibration calculation of marine power transmission system, Marine Structures, Vol. 39, pp 335-349, 2014.
• [6] Niewiarowski, K., Tłokowe silniki spalinowe, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1983.
• [7] Piotrowski, I., Okrętowe silniki spalinowe, Wydawnictwo Morskie, Gdańsk 1983.
• [8] Senjanović, I, Hadžić, N., Murawski, L., Vladimir,N., Alujević, N., Analytical procedures for torsional vibration analysis of ship power transmission system, Engineering Structures, Vol. 178, pp. 227-244, 2019.