АНАЛІТИЧНИЙ ОПИС ІНДИКАТОРНИХ ДІАГРАМ
Анотація
Вступ. Недоліком представлення індикаторних діаграм у системах моніто- рингу стану двигунів є подання їх за допомогою сплайнів. Структура поліномів, якими описуються ланки сплайнів, не відбиває закономірностей термодинаміки, механіки, хімічної кінетики та теплопередачі, за якими відбуваються відповід- ні процеси під час робочого циклу двигуна. Мета. Мета роботи – обґрунтува- ти структуру аналітичного опису індикаторної діаграми для малообертового дизельного двигуна (МОД) на основі кусково-неперервних функцій, розробити алгоритм апроксимації індикаторної діаграми кусково-неперервною функцією за допомогою інструментів пакета DirectSearch. Результати. Знаходження число- вих значень параметрів апроксимуючої функції здійснюється шляхом розв’язання задачі нелінійної умовної оптимізації за допомогою методу спряжених напря- мів з ортогональним зсувом. Обробка тестових експериментальних залежнос- тей показала можливість знаходження за індикаторною діаграмою показників фізичних та хімічних процесів робочого циклу двигуна (на прикладі МОД) із задо- вільною точністю. Висновки. Апроксимація індикаторних діаграм кусково-непе- рервними функціями, до складу яких входять функції, що мають фізичний та хімічний зміст, дає змогу проводити теоретичний аналіз якості робочих циклів двигунів. Запропоновану для апроксимації індикаторної діаграми функцію можна розглядати як напівлокальний апроксимуючий сплайн, ланки якого мають глад- кість стикування порядку С0 . Її окремі ланки описуються лінійними функціями, політропними функціями, функцією, яка є модифікованою похідною від функції Вібе, функцією, що моделює витік газу з резервуара в критичному режимі. Пер- спективи подальших досліджень пов’язані з підвищенням точності апроксимації за рахунок збільшення кількості ланок кусково-неперервної функції, що відпові- дає наближенню індикаторної діаграми більшою кількістю політропних кривих. Це своєю чергою забезпечує більш адекватний опис індикаторної діаграми шля- хом виділення ланок, на яких теплоємності робочого тіла можна вважати ста- лими або такими, що змінюються за поліноміальними залежностями.
Завантаження
Посилання
2. Варбанец Р.А., Залож В.И., Тарасенко Т.В., Белоусова Т.П., Ерыганов А.В. Метод аналитической синхронизации данных мониторинга рабочего процесса транспортных дизелей в эксплуатации. Авіаційно-космічна техніка і технологія. 2020. № 7(167). С. 118–128. DOI: 10.32620/aktt.2020.7.17
3. Вибе И.И. Новое о рабочем цикле двигателей. Москва : МАШГИЗ, 1962. 270 с.
4. Возницкий И.В., Пунда А.С. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Т. 2. Москва : МОРКНИГА, 2008. 470 с.
5. Крутов В.И. Техническая термодинамика. Москва : Высшая школа, 1981. 439 с.
6. Кукис В.С., Романов В.А., Рыбалко А.И., Постол Ю.А. О возможной аппроксимации рабочего цикла двигателя Стирлинга. Двигатели внутреннего сгорания. 2010. № 2. С. 18–22.
7. Лозня С.В., Пустовой С.А. Аппаратно-программные средства для разработки и оптимизации управления ДВС с искровым зажиганием. Авиационно-космическая техника и технология. 2014. № 10(117). С. 123–129.
8. Моисеев С.Н. Универсальный метод оптимизации без использования производных с квадратичной сходимостью. Воронеж, 2011. URL: http://www.twirpx.com/file/1534928/
9. Савчук В.П., Белоусов Е.В., Самарин А.Е., Симагин А.Ф. Обеспечение надежности головных подшипников судовых малооборотных двигателей, работающих на режимах частичных нагрузок. Вестник двигателестроения. 2018. № 2. С. 21–27.
10. Charchalis A. Complex Measurement System for Enhancement of Capability for Marine Engines Diagnostics. International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation. 2013. Vol. 7. № 3. P. 415–420. DOI: 10.12716/1001.07.03.14
11. Charchalis A. Diagnostic and Measurement System for Marine Engines. WSEAS TRANSACTIONS on SYSTEMS and CONTROL. 2020. Vol. 15. P. 349–355. DOI: 10.37394/23203.2020.15.36
12. Gerasimos Theotokatosa, Cong Guanb, Hui Chenb, Iraklis Lazakisa. Development of an Extended Mean Value Engine Model for Predicting 2 the Marine Two-Stroke Engine Operation at Varying Settings. Energy. 2018. Vol. 143. Issue C. P. 533–545. DOI: 10.1016/j.energy.2017.10.138
13. Ghojel J.I. Review of the Development and Applications of the Wiebe Function: a Tribute to the Contribution of Ivan Wiebe to Engine Research. International Journal Engine Research. 2010. Vol. 11. Issue 4. P. 297–312. DOI: 10.1243/14680874JER06510
14. Graph2Digit 0.7.1b. URL: http://plsoft.su/digitizer.html
15. Haosheng Shen H., Jundong Zhang, Baicheng Yang and Baozhu Jia. Development of a Marine Two-Stroke Diesel Engine MVEM with In-Cylinder Pressure Trace Predictive Capability and a Novel Compressor Model. Journal of Marine Science Engineering. 2020. Vol. 8. Issue 204. 33 p. DOI: 10.3390/jmse8030204
16. Johnsson, J.-H.M., Saldh, J. Analysing the Effects Variable Injection and Exhaust Valve Timing Have on a Two-Stroke Diesel Engine. Gothenburg: Chalmers University of Technology, 2018.
17. Kamaltdinov V.G., Lysov I.O., Nikiforov S.S. Diesel Engine Operating Cycle Optimization with Simulation of Combustion Process by Double-Wiebe Function. Procedia Engineering. 2015. № 129. P. 873–878.
18. Krakowski R. Diagnosis Modern Systems of Marine Diesel Engine. Journal of KONES Powertrain and Transport. 2014. Vol. 21. № 3. P. 191–198. DOI: 10.5604/12314005.1133203
19. LEMAG PREMET® C. URL: https://www.cmtechnologies.de/en/products-en/performance-and-efficiency-monitoring/premet-c.html
20. Łosiewicz Zbigniew. Use Assessment of Modern Diagnostic Systems of Internal Marine Combustion Engines at the Support Phase of Exploatation Decisions in the Aspect of Economic Criteria. Journal of Polish CIMAC. 2010. Vol. 5. № 2. Р. 121–130.
21. Piedrahita C.A.R., Riaza H.F.Q. Prediction of In-Cylinder Pressure, Temperature, and Loads Related to the Crank Slider Mechanism of I. C. Engines: A Computational Model. SAE Technical Paper. 2003. Issue 2003-01-0728. DOI: 10.4271/2003-01-0728
22. Pielecha I., Merkisz J. Optimizing the Shape of a Compression-Ignition Engine Combustion Chamber by Using Simulation Tests. Polish Maritime Research. 2019. Vol. 26. № 3 (103). Р. 138–146. DOI: 10.2478/pomr-2019-0054
23. Polanowski S. Determination of location of Top Dead Centre and Compression Ratio Value on the Basis of Ship Engine Indicator Diagram. POLISH MARITIME RESEARCH. 2008. Vol. 15. № 2(56). P. 59–64. DOI: 10.2478/v10012-007-0065-2
24. Unitest Marine Simulators. URL: https://www.unitest.pl/
25. Yongming Feng, Haiyan Wang, Ruifeng Gao, Yuanqing Zhu. A Zero-Dimensional Mixing Controlled Combustion Model for Real Time Performance Simulation of Marine Two-Stroke Diesel Engines. Energies. 2019. № 12. 19 p. DOI: 10.3390/en12102000
