Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

A data assimilation approach for estimating strength of steel pipes reinforced with composite sleeves under unsteady pressure-flow conditions

Witek Maciej, Uilhoorn Ferdinand

Archives of Thermodynamics

|

2020

|

Vol. 41, no 4

3--22

EN

The aim of this paper is twofold: to estimate the unsteady pressure-flow variations in gas transmission pipelines using the ensemblebased data assimilation approach and to analyse the strength of steel tubes reinforced with composite sleeves containing localized part-wall thickness loss caused by corrosion while taking into consideration a safe operating pressure of the pipeline. For a steel thin-walled cylinder containing a partwall metal loss, a flexible wrap of fibreglass as well as carbon glass with epoxy resin are determined. The strength of the repaired pipeline with two kinds of materials for sleeves is investigated taking into consideration the internal pressure at the defect location. For the case study, a section of the Yamal transit pipeline on the Polish territory is selected. The results enable pipeline operators to evaluate the strength of corroded steel pipelines and develop optimal repair activities, which are of vital importance for the maintenance and operation of underground steel networks.

2

Increase of the technogenic and ecological safety of the natural gas transportation due to displacement of explosive mixtures with nitrogen

Mandryk O., Vytyaz O., Poberezhny L., Mykhailiuk Y.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2020

|

Vol. 106, nr 1

17--27

EN

Purpose: To ensure technological and environmental safety it is proposed to use the technology of purging pipeline with compressed nitrogen. Design/methodology/approach: The purpose of the calculation is: to get the graph of the concentration distribution (in volume fraction) of nitrogen and natural gas components depending on the distance from the injection point of nitrogen and the duration of the purge process, to determine of parameters of a non-stationary process, and to establish the optimal parameters of the purging process under conditions of the given flow chart. Findings: In the process of displacement of natural gas, the velocity of the front of nitrogen is one of the main quantities that significantly affect the quality of displacement. To assess the actual technological schemes for transporting natural gas, it is necessary to select the velocity of displacement of explosive mixtures. Research limitations/implications: This technology should be implemented in the conditions of a nitrogen pressure higher than 0.25 MPa. Practical implications: Most favourable conditions for the complete displacement of air and subsequent replacement of nitrogen with natural gas were observed for pressures higher from 1.0 to 1.5 MPa. Originality/value: Complex calculations of the volume of air displaced with nitrogen and natural gas in the process of filling the pipeline were conducted in the research. Boundary conditions on the concentration of the mixture of nitrogen and natural gas were identified.

3

Influence of piston ring pack configuration on blowby and friction losses in a marine two-stroke engine

Wolff A.

Combustion Engines

|

2017

|

R. 56, nr 3

164--170

EN

In the paper a comprehensive model of a piston ring pack motion on an oil film has been presented. The local thickness of the oil film can be compared to height of the combined surface roughness of a cylinder liner and piston rings. Equations describing the mixed lubrication problem based on the empirical mathematical model formulated in works of Patir, Cheng and Greenwood, Tripp have been combined and used in this paper. In addition a model of gas flow through the labyrinth seal of piston rings has been developed. The main parts of the model and software have been experimentally verified abroad by the author at the marine engine designing centre. For the selected two-stroke marine engine, the influence of the number of piston rings used and the type of the top ring lock (straight or overlapped) on blowby to piston underside and on friction losses of the piston-ring-cylinder (PRC) system have been investigated. The developed model and software can be useful for optimization of the PRC system design.

4

The initial velocity of a metal plate explosively-launched from an open-faced sandwich (OFS)

Włodarczyk E., Fikus B.

Engineering Transactions

|

2016

|

Vol. 64, iss. 3

287--300

EN

Using analytic solutions for one-dimensional plane boundary value problems related to the launching of solids by detonation products (DPs) of high explosives, algebraic formulae which define the displacement and velocity of a metal plate launched by expanding DPs from an openfaced sandwich (OFS) are derived. In addition, the variations of the mechanical parameters of displacement, velocity and density versus the Lagrangian coordinate of expanding DPs gases during the launching of the metal plate from the OFS are defined. Variations of these mechanical parameters are also described by algebraic formulae. From analysis of the obtained results, it follows that Gurney’s assumptions of the linear velocity profile of constant – density DPs gases significantly deviates from conventional theory of gas dynamics. Gurney’s assumptions introduce a serious error of estimated metal plate velocity (about several dozen percent).

5

Gazodynamika mikroreaktorów typu plastrowego o różnym kształcie wypełnienia

Wodołażski A., Mocek P., Gil I., Jędrysik E.

Przemysł Chemiczny

|

2013

|

T. 92, nr 3

374-378

6

Modelowanie procesów przepływowych w układzie tłok-pierścienie-cylinder silnika spalinowego

Wolff A.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2013

|

z. 251

3--205

PL

Rozprawa dotyczy procesów przepływowych w układzie tłok-pierścienie-cylinder (TPC) silnika spalinowego. W jednym z początkowych rozdziałów dokonano przeglądu publikacji na temat zjawisk fizycznych towarzyszących funkcjonowaniu pierścieni tłokowych, metod modelowania oraz metod badań empirycznych rozpatrywanych zjawisk. Wnioski wysnute z przeglądu literatury posłużyły do sformułowania celów oraz zakresu rozprawy. Z funkcjonowaniem pakietu pierścieni związane są następujące zjawiska fizyczne: przepływ gazu przez szczeliny złożenia TPC, smarowanie hydrodynamiczne w szczelinie między powierzchnią pierścienia i gładzią cylindrową, tarcie mieszane w układzie pierścień-gładź cylindrowa, przepływ oleju i jego dystrybucja na powierzchni cylindra, kątowe odkształcenia pierścieni, zmiany lepkości oleju spowodowane zróżnicowaniem temperatury gładzi cylindrowej. W głównej części rozprawy przedstawiono zbudowany przez autora kompleksowy model procesów przepływowych towarzyszących pracy pierścieni tłokowych. Zawiera on dodatkowo zaczerpnięte z literatury modele cząstkowe, takie jak np. opracowany przez Patira i Chenga model przepływu oleju w szczelinie między chropowatymi powierzchniami oraz model sprężystego kontaktu chropowatych powierzchni zaproponowany przez Greenwooda i Trippa. Podczas pracy pierścieni tłokowych następuje przepływ dwu różnych płynów: pierścienie ślizgają się po cienkiej warstwie oleju, a ponadto występuje przepływ gazu przez szczeliny układu tłok-pierścienie-cylinder. Modele przepływu gazu oraz tarcia płynnego i mieszanego są ze sobą sprzężone. Umożliwia to rozwiązywanie skomplikowanych zagadnień, takich jak osiowe drgania pierścieni w rowkach tłoka i wynikające z tego zmiany warunków smarowania pierścieni. W rozprawie przedstawiono metody numeryczne rozwiązywania równań różniczkowych (cząstkowych i zwyczajnych) opisujących wymienione procesy fizyczne. Opracowano program symulacyjny wykorzystujący przedstawione modele: przepływu gazu, przepływu oleju oraz oddziaływania chropowatości powierzchni pierścieni i gładzi cylindrowej. Jest to prawdopodobnie najbardziej uniwersalny program tego typu w Polsce. Weryfikację modelu symulacyjnego przeprowadzono dla dwóch okrętowych silników spalinowych o zapłonie samoczynnym. Pierwszy z nich (o mniejszych wymiarach) to silnik czterosuwowy, a drugi – dwusuwowy. Prace te wykonano w ramach kilku staży odbytych przez autora w ośrodku konstrukcyjnym silników okrętowych Wärtsilä (w Winterthur w Szwajcarii). Wykorzystano wyniki pomiarów nieustalonego ciśnienia gazu w cylindrze silnika, między pierścieniami oraz w skrzyni korbowej. W przypadku silnika czterosuwowego dostępne były ponadto wyniki pomiarów osiowych przemieszczeń pierścieni w rowkach tłoka, a także natężenia przedmuchu gazu do skrzyni korbowej. Natomiast weryfikacja empiryczna modelu hydrodynamiki pierścieni obejmowała wykorzystanie wyników pomiarów objętości oleju zgarnianego przez dławnicę dwusuwowego silnika okrętowego. Uzyskano zadowalającą zgodność ilościową i jakościową wyników obliczeń symulacyjnych i badań empirycznych. Opierając się na serii obliczeń numerycznych, przeprowadzono analizę wpływu wybranych wielkości fizycznych i geometrycznych złożenia TPC na jego funkcjonowanie. Na podstawie wyników obliczeń uzyskano informacje dotyczące zakresu stosowalności proponowanych modeli. W podsumowaniu pracy przedstawiono wnioski i wymieniono najważniejsze osiągnięcia własne autora. Wskazano także na kierunki i możliwości prowadzenia dalszych badań. W załączniku 1 podano krótką charakterystykę opracowanych programów symulacyjnych, a w załączniku 2 – opis opracowanej przez autora animacji komputerowej funkcjonowania pakietu pierścieni tłokowych.

EN

This work deals with the modelling and simulation of the tribological system piston-rings-cylinder of an internal combustion engine. The initial part of the work includes a relevant bibliography study of piston rings operation and presents methods of its modelling. As a conclusion, the aims and scope of the work have been formulated. Many physical phenomena are associated with ring pack operation, such as: inter-ring gas dynamics for blow-by and blow-back behavior, hydrodynamic action in the gap between the ring land and cylinder liner, mixed lubrication at the ring face-liner conjunction for friction considerations, oil transport for distribution of lubricant along the liner, twist motion of rings, liner temperature influence on the oil viscosity. The main part of this work presents a complex model of piston ring pack operation developed by the author. Among his own models, it includes several models taken from literature, like: a model of viscous oil flow between rough gap surfaces formulated by Patir & Cheng and an elastic contact model of Greenwood & Tripp. The motion of two different fluids has to be considered. At first, the rings slide on a thin layer of oil. Independently there exists the flow of exhaust gases through crevices among the piston, rings and cylinder liner. The models of gas flow, hydrodynamic and mixed lubrication are coupled. It enables to resolve detailed events such as eventual axial ring fl utter in piston grooves and also resulting changes of lubrication phenomena. Numerical methods of solving (partial and ordinary) differential equations describing the above mentioned physical phenomena have been discussed. Using accessible to the author results of experimental measurements, the verification of the developed mathematical model and software has been carried out. Taking into account results of numerical simulations, the influence analysis of chosen physical and geometrical parameters on piston ring pack operation has been done. On the basis of calculation results, some conclusions concerning the application range of the proposed models have been presented. In the summary of the work, final conclusions and main scientific achievements of the author are presented. Remarks on further possible research work are also given. In the Appendix, a computer animation of the ring pack operation, developed by the author, is described. The work is closed by the references which are referred to by the author.

7

Influence of engine load on piston ring pack operation of a marine two - stroke engine

Wolff A.

Journal of KONES

|

2012

|

Vol. 19, No. 2

557-568

EN

A set of piston rings is used to form a dynamic gas seal between the piston and cylinder wall. Many physical phenomena are associated with the operation of the system piston-ring-cylinder (PRC), such as: inter-ring gas dynamics for the labyrinth seal, hydrodynamic lubrication and mixed friction in gaps between the rings and cylinder liner, oil flow and distribution of lubricant along the liner, twist motion of rings, liner temperature influence on the oil viscosity. A complex model of the PRC system has been developed by the author. Among own models it includes several sub-models taken from literature, like: a model of viscous oil flow between rough gap surfaces formulated by Patir and Cheng and an elastic contact model of Greenwood and Tripp. The main parts of the mathematical model and software have been experimentally verified abroad by the author at the marine engine-designing centre. A relatively good qualitative and quantitative compatibility between the experimental measurements and calculated results has been achieved. In contrast to the previous papers of the author, new calculation results for a marine two-stroke engine have been presented. These results concern influence of engine load on piston ring pack operation of the analysed engine. They include basic physical quantities associated with gas and oil flow in the piston-ring-cylinder system of the engine. The developed model can be utilized for: evaluation of gas leakage through the sealing ring set, prediction of lubrication conditions of piston rings and oil consumption, defining areas of the possible cylinder liner wear and profile changes of piston rings sliding surfaces, and thus can be useful for optimization of the PRC system design.

8

Analiza numeryczna funkcjonowania pakietu pierścieni tłokowych dwusuwowego silnika okrętowego

Wolff A.

Silniki Spalinowe

|

2011

|

R. 50, nr 3

PL

W artykule przedstawiono kompleksowy model ruchu pakietu pierścieni tłokowych po filmie olejowym o grubości porównywalnej z sumaryczną chropowatością pierścieni i gładzi cylindrowej. Zaadaptowano model przepływu oleju w szczelinie o chropowatych ściankach Patira i Chenga [8,9] oraz model elastycznego kontaktu chropowatych powierzchni Greenwooda i Trippa [4]. Opracowano także model przepływu gazu przez uszczelnienie labiryntowe pierścieni, jak i model odkształceń kątowych pierścieni i ich pionowych przemieszczeń w rowkach tłoka. Główne człony modelu matematycznego oraz oprogramowania zostały zweryfikowane eksperymentalnie przez autora w zagranicznym ośrodku konstrukcyjnym silników okrętowych. W odróżnieniu od poprzednich artykułów dotyczących silników samochodowych, przedstawiono nowe wyniki obliczeń dla dwusuwowego silnika okrętowego. Opracowany model i oprogramowanie mogą być przydatne przy optymalizowaniu konstrukcji układu tłok-pierścienie-cylinder.

EN

In the paper a complex model of a piston ring pack motion on an oil film has been presented. The local thickness of the oil film can be compared to height of the combined surface roughness of a cylinder liner and piston rings. Equations describing the mixed lubrication problem based on the empirical mathematical model formulated in works of Patir, Cheng [8,9] and Greenwood, Tripp [4] have been combined and used in this paper. In addition models of gas flow through the labyrinth seal of piston rings, ring twist effects and axial ring motion in piston grooves have been developed. The main parts of the mathematical model and software have been experimentally verified abroad by the author at the marine engine designing centre. In contrast to the previous papers of the author concerning automobile engines, new calculation results for a marine two-stroke engine have been presented. The developed model and software can be utilized for optimization of the piston-ring-cylinder system design.

9

Numerical analysis of piston ring pack operation

Wolff A.

Silniki Spalinowe

|

2009

|

R. 48, nr 2

128-141

EN

In the paper a model of a piston ring pack motion on an oil film has been analysed. The local oil film thickness can be compared to height of the combined roughness of mating surfaces of piston rings and cylinder liner. Equations describing the mixed lubrication problem based on the empirical mathematical model formulated in works of Patir, Cheng [6, 7] and Greenwood, Tripp [3] have been combined [12] and used in this paper. A model of a gas flow through the labyrinth seal of piston rings has been developed [13, 15]. In addition models of ring twist effects and axial ring motion in piston grooves have been applied [14, 15]. In contrast to the previous papers of the author, an experimental verification of the main parts of developed mathematical model and software has been presented. A relatively good compatibility between the experimental measurements and calculated results has been achieved. In addition this study presents the simulation results for an automobile internal combustion engine.

PL

W artykule przedstawiono kompleksowy model ruchu pakietu pierścieni tłokowych po filmie olejowym o grubości porównywalnej z sumaryczną chropowatością powierzchni roboczych pierścieni tłokowych i tulei cylindrowej. Zaadaptowano model przepływu oleju w szczelinie o chropowatych ściankach Patira i Chenga [6, 7] oraz model elastycznego kontaktu chropowatych powierzchni Greenwooda i Trippa [3]. Opracowano także model przepływu gazu przez uszczelnienie labiryntowe pierścieni [13, 15] oraz model odkształceń kątowych pierścieni i ich pionowych przeskoków w rowkach tłoka [14, 15]. W odróżnieniu od poprzednich artykułów autora, w niniejszym przedstawiono eksperymentalną weryfikację głównych członów opracowanego kompleksowego modelu matematycznego oraz oprogramowania. Uzyskano relatywnie dobrą zgodność ilościową i jakościową wyników obliczeń symulacyjnych i badań eksperymentalnych. Ponadto przedstawiono wyniki obliczeń symulacyjnych dla samochodowego silnika spalinowego.

10

Experimental verification of the model of piston ring pack operation of an internal combustion engine

Wolff A.

Archive of Mechanical Engineering

|

2009

|

Vol. LVI, nr 1

73-90

EN

In the paper, the author analyses a model of a ring pack motion on an oil film. The local thickness of the oil film can be compared to the height of the combined surface roughness of a cylinder liner and piston rings. Equations describing the mixed lubrication problem based on the empirical mathematical model formulated in works by Patir, Cheng and Greenwood, Tripp have been combined and used in this paper. A model of a gas flow through the labyrinth seal of piston rings has been developed. In addition, models of ring twist effects and axial ring motion in piston grooves have been applied. In contrast to the previous papers of the author, an experimental verification of the main parts of developed mathematical model and software has been presented. A relatively good compatibility between the experimental measurements and calculated results has been achieved.

PL

W artykule przedstawiono kompleksowy model ruchu pakietu pierścieni tłokowych po filmie olejowym o grubości porównywalnej z sumaryczną chropowatością pierścieni i gładzi cylindrowej. Zaadaptowano model przepływu oleju w szczelinie o chropowatych ściankach Patira i Chenga oraz model elastycznego kontaktu chropowatych powierzchni Greenwooda i Trippa. Opracowano także model przepływu gazu przez uszczelnienie labiryntowe pierścieni, jak i model odkształceń kątowych pierścieni i ich pionowych przeskoków w rowkach tłoka. W odróżnieniu od poprzednich artykułów autora, przedstawiono eksperymentalną weryfikację głównych członów opracowanego kompleksowego modelu matematycznego oraz oprogramowania. Uzyskano relatywnie dobrą zgodność ilościową i jakościową wyników obliczeń symulacyjnych i badań eksperymentalnych.

11

Obliczanie strat gazu podczas awarii gazociągu

Biłek M.

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2007

|

R. 10, Nr 1 (105)

4-8

12

Numeryczna symulacja działania pakietu pierścieni tłokowych z uwzględnieniem przedmuchu spalin, smarowania i odkształceń kątowych pierścieni

Wolff A.

Silniki Spalinowe

|

2007

|

R. 46, nr SC1

145-159

PL

Pakiet pierścieni tłokowych stosowany jest by zapewnić dynamiczne uszczelnienie gazowe pomiędzy tłokiem a gładzią cylindrową. Z działaniem pakietu pierścieni związane są następujące poniżej wymienione zjawiska fizyczne: dynamika przepływu gazu przez szczeliny złożenia: tłok-pierścienie-cylinder, smarowanie hydrodynamiczne w szczelinie pomiędzy powierzchnią pierścienia i gładzią cylindrową, tarcie mieszane w złożeniu pierścień-gładź cylindrowa, transport oleju i jego dystrybucja wzdłuż powierzchni cylindra, kątowe odkształcenia pierścieni, zmiany lepkości oleju spowodowane zróżnicowaniem temperatury gładzi cylindrowej. W odróżnieniu od poprzednich artykułów autora [9-12], niniejsze studium prezentuje nowy model matematyczny przepływu gazu przez uszczelnienie tłok-cylinder, który zawiera wszystkie istotne źródła przecieków gazu. Model ten bierze pod uwagę główną przyczynę przecieków tj. zamki pierścieni, których szczelina przepływowa zmienia się wskutek nierównomiernego zużycia cylindra i jego odkształceń termicznych. Model uwzględnia także chwilowe, gwałtowne zmiany przedmuchu gazu wskutek pionowych przeskoków pierścieni w rowkach tłoka, wywołanych przez siły gazowe, tarcia i bezwładności. Ponadto modele przepływu gazu oraz smarowania płynnego i mieszanego są ze sobą sprzężone. Umożliwia to rozwiązywanie skomplikowanych zagadnień takich jak ewentualne osiowe drgania (flutter) pierścieni w rowkach tłoka i wynikające z tego zmiany warunków smarowania pierścieni [2,3,6,7].

EN

A set of piston rings is used to form a dynamic gas seal between the piston and cylinder wall. Many physical phenomena are associated with ring pack operation, such as: inter-ring gas dynamics for blow-by and blow-back behaviour, hydrodynamic action in the gap between the ring land and cylinder liner, mixed lubrication at the ring faceliner conjunction for friction considerations, oil transport for distribution of lubricant along the liner, twist motion of rings, liner temperature influence on the oil viscosity. In contrast to the previous papers of the author [9-12], this study presents a new mathematical model of gas flows in the cylinder-piston seal, which contains a complete set of leak sources. This model takes into account the main reason of leaks, the ring gaps, including their changes due to variation of cylinder bore caused by the wear and thermal expansion. The model considers also temporary rapid changes of the blow-out due to axial changes of a ring position in a piston groove caused by gas, friction and inertial forces. In addition the models of gas flows, hydrodynamic and mixed lubrication are coupled. It enables to resolve detailed events such as eventual axial ring flutter in piston grooves and also resulting changes of lubrication phenomena [2,3,6,7].

13

Badania symulacyjne działania pakietu pierścieni tłokowych silnika samochodowego

Wolff A.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport

|

2007

|

z. 63

277-284

PL

W referacie przedstawiono model ruchu pakietu pierścieni tłokowych po filmie olejowym o grubości porównywalnej z sumaryczna, chropowatością, pierścieni i gładzi cylindrowej. Zaadaptowano podmodel przepływu oleju w szczelinie o chropowatych ściankach Patira i Chenga [3, 4] oraz podmodel elastycznego kontaktu chropowatych powierzchni Greenwooda i Tripa [1]. Opracowano nowy podmodel przepływu gazu przez uszczelnienie labiryntowe pierścieni, jak i podmodel odkształceń kątowych pierścieni i ich pionowych przeskoków w rowkach tłoka. Wyniki obliczeń symulacyjnych przedstawiono w formie wykresow.

EN

In the paper a model of a ring pack motion on an oil film has been analysed. The local thickness of the oil film can be compared to height of the combined surface roughness of a cylinder liner and piston rings. Equations describing the mixed lubrication problem based on the empirical mathematical model formulated in works of Patir, Cheng [5, 6] and Greenwood, Trip [2] have been combined and used in this paper. A new submodel of a gas flow through the labyrinth seal of piston rings has been developed. In addition submodels of ring twist effects and axial ring motion in piston grooves have been applied. Results of numerical simulations have been presented.

14

The influence of parameters of an undisturbed air on the blast wave characteristics

Łęgowski Z.

Journal of KONES

|

2007

|

Vol. 14, No. 1

267-283

EN

Formulation of the propagation problem of the detonation wave in an explosive charge has been presented, and the solution method of the equations of motion has been worked out. The Jones, Wilkins and Lee equation of state has been used for detonation products. On the strength of a self-similarity of the problem, the equations of motion have been reduced to the set of ordinary differential equations that have been solved using the Runge-Kutta method of 4th order. Spatial distributions of parameters of detonation products have been obtained for arbitrary time instant of the process till the moment, at which the detonation front reaches the charge boundary that marks the end of the combustion process. It has been formulated the problem of a dispersion of detonation products into the surrounding air with regard to its climatic changes. In depicting properties of the air disturbed by the blast wave propagating throughout, it has been adapted the Brode calorific equation of state with eleven material constants, whereas the damp air has been treated as an mixture of ideal gases. The integral equations of motion have been solved by means of numeric scheme of the Godunov's method of disintegration the arbitrary discontinuity with assigning the primary blast wave front and the detonation products boundary. The other strong discontinuities, appearing in the flow, have been smoothed out by the dissipative numerical scheme. An influence of parameters of an atmospheric air has been examined, such as pressure p0 temperature T0 and humidity, on the blast wave characteristics. It has been found, that increasing the temperature of the undisturbed air results in decreasing pressure on the primary blast wave front, while growing the atmospheric pressure means growing pressure on the wave front too. The influence of humidity extends with increasing temperature and decreasing pressure. Pressures on the blast wave front in a damp air are always less in magnitude in comparison with values attained in a dry air. It has been ascertained, that the influence of all of three atmospheric parameters decreases with growing the propagating blast wave radius. The extreme influence on the pressure values in a blast wave creates the climatic variations in temperature, the least of all - the humidity variations. In many cases the influence of the last parameter may be ignored. Comprehensive properties of the dispersion of detonation products have been investigated, taking into consideration the variations of the atmospheric parameters. It has been determined, that the maximal range of the detonation products, estimated on the ground of discovering the dry air at the conventional conditions, must be extended to 17 values of a charge radius.

PL

Sformułowano zagadnienie oraz opracowano metodę całkowania równań ruchu problemu rozprzestrzeniania się fali detonacyjnej w ładunku materiału wybuchowego (MW). Do opisu produktów detonacji zastosowano równanie stanu Jonesa, Wilkinsa i Lee'go. Korzystając z samopodobieństwa zagadnienia, równania ruchu sprowadzono do odpowiedniego układu równań różniczkowych zwyczajnych, który całkowano metodą Rungego-Kutty czwartego rzędu. Otrzymano przestrzenne rozkłady parametrów w produktach detonacji w dowolnym momencie trwania tego procesu aż do chwili dotarcia fali detonacyjnej do granicy ładunku, kończącej proces spalania. Sformułowano zagadnienie rozlotu produktów detonacji w otaczające ładunek powietrze atmosferyczne z uwzględnieniem jego zmian klimatycznych. Do opisu właściwości powietrza, zaburzonego przez rozchodzącą się w nim falę podmuchu, zastosowano kaloryczne równanie stanu Brode 'a z jedenastoma stałymi materiałowymi, natomiast wilgotne powietrze atmosferyczne traktowano jako mieszaninę gazów doskonałych. Całkowe równania ruchu rozwiązywano za pomocą schematu numerycznego metody rozpadu dowolnych nieciągłości Godunowa z wydzieleniem frontu pierwotnej fali podmuchu oraz granicy rozdziału produktów detonacji. Pozostałe silne nieciągłości, pojawiające się w trakcie ewolucji rozwiązania, ulegały naturalnemu rozmyciu przez dysypatywny schemat różnicowy Godunowa. Zbadano wpływ parametrów powietrza atmosferycznego, takich jak ciśnienie p0 temperatura T0 i wilgotność na charakterystyki powybuchowych fal uderzeniowych. Ustalono, że wzrost temperatury niezaburzonego powietrza powoduje spadek ciśnienia na froncie pierwotnej fali wybuchu, natomiast wzrost ciśnienia atmosferycznego oznacza również wzrost ciśnienia na powierzchni tej fali. Wpływ wilgotności rośnie ze wzrostem temperatury i spadkiem ciśnienia. W wilgotnym powietrzu ciśnienia na powierzchni fali wybuchu są zawsze mniejsze od wartości uzyskiwanych w powietrzu suchym. Ustalono, że wpływ wszystkich trzech parametrów atmosfery maleje ze wzrostem promienia rozchodzącej się fali wybuchu. Największy wpływ na wartości ciśnień w fali powybuchowej wywierają klimatyczne zmiany temperatury, najmniejsze - zmiany wilgotności. Wpływ tego czynnika można w wielu przypadkach pominąć i ograniczyć się do badania suchego powietrza. Zbadano ogólne własności procesu rozlotu produktów detonacji z uwzględnieniem zmian parametrów atmosfery. Ustalono, że maksymalny zasięg produktów detonacji, szacowany na podstawie badań suchego powietrza i atmosfery standardowej, należy przedłużyć do ok. siedemnastu promieni ładunku.

15

Numerical simulation of piston ring pack operation with regard to ring twist effects.

Wolff A., Piechna J.

Archive of Mechanical Engineering

|

2007

|

Vol. LIV, nr 1

65-99

EN

The motion of a ring pack on a thin film covering a cylinder liner has been analysed. In contrast to the previous papers, which considered a primary hydrodynamic phenomena (including mixed lubrication), in the present paper an additional degree of freedom of a ring i.e. a twist motion is also taken into account. Equations describing the twist of rings are presented and used in simulation. The twist phenomena of a single ring have been analysed in the past. In this paper, the twist effects of separate rings forming a ring pack are considered. In the pack configuration, the twist of the upstream ring strongly influences the operation of the downstream ring. The phenomenon commonly treated as secondary effect seems to be influencing the ring motion strongly. Differences between results obtained applying and neglecting ring twist motion are analysed and discussed.

PL

W artykule przedstawiono model i wyniki symulacji ruchu pakietu pierścieni tłokowych przemieszczających się po filmie olejowym i mogących wykonywać ruchy "kołyszące" w zakresie ograniczonym wymiarami luzów w rowkach tłoka. W modelu uwzględniono działanie sił hydrodynamicznych, siły elastycznego kontaktu w przypadku częściowego smarowania, siły sprężystości pierścieni, jak też siły gazowe działające na poszczególne pierścienie. Pokazano zmiany momentów skręcających pierścień, zmiany szczeliny smarującej wywołane odkształceniami kątowymi pierścieni i wpływ tych zmian na ruch poszczególnych pierścieni. Wyniki obliczeń przedstawiono w formie wykresów.

16

Numerical simulation of piston ring pack operation in the case of mixed lubrication.

Wolff A., Piechna J.

Archive of Mechanical Engineering

|

2005

|

Vol. LII, nr 2

157-190

EN

The motion of a ring pack on a thin oil film covering a cylinder liner has been analysed. In contrast to the previous paper, which considered only hydrodynamic phenomena, in the present paper a mixed lubrication case is also taken into account. Equations describing the mixed lubrication problems based on the empirical mathematical model formulated in works of Patir, Cheng and Greenwood, Trip have been combined and used in the paper. Results of numerical simulations of this phenomenon have been presented. The model of ring motion considered takes the following phenomenon into account: hydrodynamic and contact forces, spring and gas forces and the local motion of each ring in person grooves. Differences between the motion of the ring on a thick and thin oil film are analysed and discussed.

PL

W pracy przedstawiono model ruchu pakietu pierścieni tłokowych przemieszczających się po filmie olejowym o grubości porównywalnej z wysokością chropowatości pierścieni i gładzi cylindrowej. Zaadaptowano model przepływu w szczelinie o chropowatych ściankach Patira i Chenga oraz model elastycznego kontaktu chropowatych powierzchni Greenwooda i i Tripa. W modelu uwzględniono siły hydrodynamiczne, siły elestycznego kontaktu i siły sprężystości pierścieni, jak też siły gazowe działające na poszczególne pierścienie. Porównano ruch pierścieni przy niskiej i wysokiej temperaturze powierzchni cylindra, co odpowiada przypadkom pełnego i częściowego smarowania. Pokazano zmiany obszaru zwilżania pierścieni oraz strefy kontaktu rozkładu grubości filmu olejowego, sił działających na pierścienie. Wyniki obliczeń przedstawiono w formie wykresów.

17

Numerical simulation of piston ring pack operation.

Wolff A., Piechna J.

Archive of Mechanical Engineering

|

2003

|

Vol. L, nr 3

303-329

EN

The motion of the ring pack of oil film covering the cylinder liner has been considered. In the paper, equations, a numerical method, algorithm of solution and results of numerical simulations of this phenomena have been presented. The model presented takes into account hydrodynamic, spring and gas forces acting on each ring. The cases of motion with full and partial wetting of ring land have been considered. The influence of engine rotational speed, ring land curvature, oil viscosity on indicidual rings radial motion and oil film thickness have been anlysed. The results of the calculations have been presented in graphical form.

PL

W pracy przedstawiono model ruchu zestawu pierścieni tłokowych przemieszczających się po filmie olejowym. W modelu uwzględniono siły gazowe działające na poszczególne pierścienie. Analizowano ruch pierścieni przy ich pełnym i częściowym zwilżeniu. Pokazano wpływ prędkości obrotowej silnika, profilu pierścieni, lepkości oleju na promieniowe ruchy poszcególnych pierścieni i grubość pozostałego filmu olejowego. Wyniki obliczeń przedstawiono w formie wykresów.

18

New model of the simulation of the airbag operation in the case of the out-of-position occupant - the comparison with existing models.

Tudruj S., Piechna J.

Archive of Mechanical Engineering

|

2003

|

Vol. L, nr 2

201-223

EN

New model of the simulation of the airbag inflation process, taking into account the influence of the airbag environment on the folding process, have been proposed. Equations describing a new model and the used numerical schemes were presented. The differences of the airbag fabric skin motion during the folding process, obtained by the use of different process models (existing and proposed), have been presented on the simple geoemtry examples. From the analysis of obtained results one aknowledged that the proposed model should be used in all calculations of the airbag operation in non-typical situations, out-of-position ocupants, side airbags, particularly in the case of small distance between the closed airbag and the elements of the body of the protected person.

PL

W pracy obszernie omówiono problemy związane z obliczeniami rozwijania poduszek powietrznych w przypadku gdy istotny jest początkowy okres tego procesu. Przedstawiono istniejące do tej pory modele procesu napełaniania poduszki, Zaproponowano nowy model procesu napełaniania. Na kilku prostych geometrycznie przykładach wykazano występowanie wyraźnych różnic w rozwiązaniach uzyskanych omawianymi modelami. Wykazano zalety proponowanego modelu w stosunku do modeli istniejących i podano zakres jego efektywnego stosowania.

19

Nowe własności rozwiązań rozwiniętej teorii machowskiego odbicia fali uderzeniowej od nachylonej sztywnej ścianki

Łęgowski Z.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2002

|

Vol. 51, nr 10

163-176

PL

Wykorzystując równania rozwiniętej teorii machowskiego odbicia, opracowano topologię obszarów występowania możliwych konfiguracji fal na płaszczyźnie danych początkowych. Otrzymano nowe linie graniczne typu linii dźwięku i linii Macha. Odkryto nowy typ nieregularnej konfiguracji z odbitą falą rozrzedzeniową oraz ustalono obszar danych początkowych na płaszczyźnie w którym zjawisko to występuje. Zbadano ewolucję osobowości krzywizny frontu fali odbitej w punkcie potrójnym T. Ustalono, że istnienie tej osobowości jest zjawiskiem powszechnym, typowym dla rozwiniętej konfiguracji machowskiej z odbitą falą uderzeniową.

EN

Using the equations of developed theory of Mach's reflection, topology has been elaborated of the areas of appearance of possible wave configuration on the initial data plane. New boundary lines of sound line and Mach's line type were obtained. A new type of no regular configuration with reflected diluted wave was found and the initial data area on the data plane in which the effect appears is determined. The evolution of singularity of curvature of the wave front reflected at the triple point has been studied. It has been stated that the existence of the singularity is a common effect, typical in developed Mach's configuration with the reflected shock wave.

20

Analiza problemu rozprzestrzeniania się powybuchowej fali uderzeniowej w nieograniczonym ośrodku gazowym

Łęgowski Z.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2002

|

Vol. 51, nr 10

145-161

PL

Przeprowadzono analizę wybuchu sferycznego ładunku materiału wybuchowego w nieograniczonej atmosferze. Dla produktów detonacji wykorzystano równanie stanu Jonesa, Wilkinsa i Lee'go. Zbadano przydatność różnych równań stanu do opisu właściwości powietrza w warunkach propagacji fal uderzeniowych. Uzyskano zależności dla ciśnienia oraz równanie trajektorii fali podmuchowej w całym zakresie propagacji, które moga być wykorzystane do szacowania obciążeń konstrukcji. Ustalono, że maksymalny zasięg produktów detonacji nie przekracza 15 promieni ładunku.

EN

Analysis of detonation of spherical explosive in unlimited atmosphere has been carried out. The Jones, Wilkins and Lee equations of state have been used for detonation products. The usefulness of different equations of state for description dependencies for pressure and the trajectory equation for blast wave trajectory have been obtained in the entire propagation range. The results can be used in evaluation of construction loading. It was found that the maximal range of the detonation products did not exceed 15 charge radius.