Unsteady conjugated heat transfer in cylinder of highly loaded opposed-piston engine

• Autorzy: Kalke J. , Szczeciński M. , Mazuro P.

Identyfikatory

DOI

10.19206/CE-2016-407

Warianty tytułu

PL

Nieustalona sprzężona wymiana ciepła w cylindrze wysoko obciążonego silnika o tłokach przeciwbieżnych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Paper presents a method of calculating the temperature distribution in cylinder for a 2-stroke, opposed-piston (OP) internal combustion engine (ICE). Development of such machines has been very limited after World War II due to technological and ecological problems [9], therefore progress in numerical modeling for analyzing highly boosted OP engines was also halted. Current technology permits returning to the OP arrangement, where due to better combustion chamber shape it is potentially possible to achieve higher thermodynamic efficiency than in arrangement with the cylinder head [9, 10]. Authors decided to use a general purpose CFD-program (in this case Ansys Fluent) coupled with additional tools to calculate conjugated heat transfer between the load in the cylinder and the cylinder itself to get a 3D temperature distribution in solid body.

PL

Artykuł prezentuje metodę wyznaczania temperatury cylindra dla dwusuwowego silnika wewnętrznego spalania o tłokach przeciwbieżnych (opposed piston – OP). Rozwój takich maszyn po II wojnie światowej został mocno ograniczony z powodu problemów technologicznych i ekologicznych [9] i w związku z tym rozwój modelowania numerycznego, w celu analizy wysoko doładowanych silników typu OP, również został zahamowany. Obecny rozwój techniki pozwala powrócić do konstrukcji typu OP, w których z racji korzystniejszego kształtu komory spalania możliwe jest uzyskanie potencjalnie większej sprawności termodynamicznej niż w układzie z głowicą [9, 10]. Do obliczenia wymiany ciepła między ładunkiem w cylindrze a cylindrem, by otrzymać trójwymiarowy rozkład temperatury w ciele stałym, wykorzystano programu CFD ogólnego zastosowania (w tym przypadku Ansys Fluent) sprzężony z dodatkowymi narzędziami.

Słowa kluczowe

EN

internal combustion engines; conjugated heat transfer; Ansys Fluent; MathWorks Matlab; scripting

PL

silniki spalinowe; sprzężona wymiana ciepła; ANSYS Fluent; MathWorks Matlab; skryptowanie

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Combustion Engines
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 55, nr 4
• Strony: 64--72
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., il.

Twórcy

autor

Kalke J.

• Faculty of Power and Aeronautical Engineering at Warsaw University of Technology, PhD student

autor

Szczeciński M.

• Faculty of Power and Aeronautical Engineering at Warsaw University of Technology, PhD student

autor

Mazuro P.

• Faculty of Power and Aeronautical Engineering at Warsaw University of Technology

Bibliografia

• [1] Gatowski, J.A. et al. Heat Release Analysis of Engine Pressure Data, SAE Technical Paper 841359, 1984.
• [2] Hayes, T.K., Savage, L.D, Sorenson, S.C. Cylinder Pressure Data Acquisition and Heat Release Analysis on a Personal Computer, SAE Technical Paper 860029, 1986.
• [3] Heywood, J.B. Internal Combustion Engines, McGraw-Hill, 1988.
• [4] Hirsch, Ch. Numerical Computation of Internal and External Flows, Oxford, 2007.
• [5] Hohenberg, G.F. Advanced Approaches for Heat Transfer Calculations, SAE Technical Paper 790825, 1979.
• [6] Kalke, J., Sulikowski, P., Mazuro, P. Development of the numerical scavenging process analysis in opposed-piston engines, Combustion Engines. 2015, 162(3).
• [7] Lee, P., Wahl, M. Cylinder Cooling for Improved Durability on an Opposed-Piston Engine, SAE Technical Paper 2012-01-1215, 2012.
• [8] Niewiarowski, K. Tłokowe silniki spalinowe, Warszawa, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 1983.
• [9] Pirault, J.P., Flint, M. Opposed Piston Engines: Evolution, Use, and Future Applications, SAE International, 2009.
• [10] Randy, E.H. et al. Thermodynamic Benefits of Opposed-Piston Two-Stroke Engines, SAE Technical Paper 2011-01-2216, 2011.
• [11] Wallace, F., Cave, P. Experimental and Analytical Scavenging Studies on a Two-Cycle Opposed Piston Diesel Engine, SAE Technical Paper 710175, 1971.
• [12] Woschni, G. Die Berechnung Wer Wandverluste und der thermichen Belastung der Bauteile von Dieselmotoren, MTZ 1970, 31.