Numeryczna analiza wymiany ciepła w cylindrze dwusuwowego silnika okrętowego

• Autorzy: Wolff A.

Warianty tytułu

EN

Numerical analysis of heat transfer in cylinder of a marine two-stroke engine

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

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono analizę procesu wymiany ciepła w cylindrze dwusuwowego silnika okrętowego o długim skoku tłoka. Wykorzystano obliczenia termodynamiczno-przepływowe CFD cyklu pracy silnika w dotyczące komory spalania oraz w objętości pod tłokiem, które udostępnił ośrodek konstrukcyjny silników okrętowych „Wärtsilä” w Szwajcarii. Opracowano program komputerowy do wyznaczania uśrednionych w cyklu pracy silnika rozkładów współczynnika przejmowania ciepła, temperatury gazu i gęstości strumienia ciepła wzdłuż tworzącej cylindra. W artykule przedstawiono porównanie wspomnianych rozkładów uzyskanych z użyciem obliczeń CFD oraz formuł empirycznych Woschniego, względnie Bulatiego. Opracowane metody obliczeń mogą być wykorzystane do wyznaczania maksymalnych wartości temperatur i ich gradientów, a w konsekwencji naprężeń termicznych i odkształceń elementów komory spalania silnika, a w szczególności tulei cylindrowej.

EN

In the paper an analysis of the heat transfer in cylinder of a long-stroke marine engine was presented. For this purpose CFD results of thermal and flow processes during engine cycle in combustion chamber and under piston were applied. They were made available to the author by the marine engine designing centre ”Wärtsilä” in Switzerland. A special computer program was developed for calculation of engine cycle averaged distributions of heat transfer coefficient, gas temperature and heat flux along the cylinder liner. In the paper an appropriate comparison between these distributions obtained by the use of CFD results and based on empirical equations of Woschni or Bulaty was presented. The developed calculation methods can be utilized for evaluation of maximal temperatures and their gradients, and thus thermal stresses and deformations of combustion chamber parts of an engine, in particular of the cylinder liner.

Słowa kluczowe

PL

silniki okrętowe; wymiana ciepła; konwekcja; obciążenia cieplne tulei cylindrowej

EN

marine engines; heat transfer; convection; thermal load of cylinder liner

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Combustion Engines
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 54, nr 3
• Strony: 849--857
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., il., wykr., pełen tekst na CD

Twórcy

autor

Wolff A.

• Wydział Transportu Politechniki Warszawskiej

Bibliografia

• [1] Boulouchos K., Isch R.: Modeling of heat transfer during combustion: a quasi–dimensional approach with emphasis on large low–speed Diesel engines, Comodia 90, Kyoto, 1990.
• [2] Boulouchos K., Brunner D.: Assessment of heat transfer models for large, low-speed Diesel Engines, 20th CIMAC-Congress, 1993.
• [3] Bulaty T.: Beitrag zur Berechnung des Wärmeüberganges, insbesondere in längsgespülten, langhubigen Dieselmotoren, Motortechnische Zeitschrift 46, Nr 2, 1985.
• [4] Eiglmeier Ch.: Phänomenologische Modellbildung des gasseitigen Wandwärmeüberganges in Dieselmotoren, dissertation, University of Hannover, 2000.
• [5] Heywood, J. B.: Internal combustion engine fundamentals, McGraw-Hill, New York, 1988.
• [6] Kniaziewicz T., Piaseczny L.: Selected aspects of application of dual fuel marine engines, Combustion Engines (Silniki spalinowe), No. 1, s. 25-34, Poznań 2012.
• [7] Kwaśniowski S., Sroka Z. J., Zabłocki W.: Modelowanie obciążeń cieplnych w elementach silników spalinowych, Ofic. Wyd. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław,1999.
• [8] Pielecha I., Czajka J. Wisłocki K.: Badanie rozkładu temperatury w płomieniu otwartym metodą dwubarwową, Computer Systems Aided Science and Engineering Work in Transport, Mechanics and Electrical Engineering, Zakopane, 1-4.12.2008.
• [9] Rychter T., Teodorczyk A.: Modelowanie matematyczne roboczego cyklu silnika tłokowego, PWN, Warszawa 1990.
• [10] Rychter T., Teodorczyk A.: Teoria silników tłokowych, WKŁ, Warszawa 2006.
• [11] Wärtsilä Technology Review, materiały informacyjne o silnikach konstruowanych przez firmę Wärtsilä; www.wartsila.com.
• [12] Wendeker M., Magryta P., Majczak A., Biały M.: Modeling the thermal loads in the Subaru EJ25 engine, Jour. of KONES Powertrain and Transport, Vol. 18, No. 1, 2011, pp. 683-688.
• [13] Wiśniewski T.S.: Badanie procesów wymiany ciepła w wybranych elementach silników tłokowych, Prace naukowe. Mechanika, zeszyt 203, Ofic. Wyd. PW, Warszawa, 2004.
• [14] Włodarski J. K., Podsiadło A., Kluj S.: Uszkodzenia systemu tłok-cylinder (TC) okrętowych silników spalinowych, Wyd. Akad. Morskiej w Gdyni, Gdynia 2011.
• [15] Wolff A., Boulouchos K., Müller R.: A Computational Investigation of Unsteady Heat Flux Through an I.C. Engine Cylinder Wall Including Soot Layer Dynamics, SAE Paper No 970063, p. 91-104, Detroit (USA), 1997.
• [16] Woschni G., Klaus B., Zeiliger K.: Untersuchung des Wärmetransportes zwischen Kolben, Kolbenringen und Zylinderbüchse, Motortechnische Zeitschrift 59, Nr 9, 1998.
• [17] Woschni G.: A Universally Applicable Equation for the Instantaneous Heat Transfer Coefficient in Internal Combustion Engines, SAE Paper 670931, 1967.