Development of praxeological principles to model/study heat generation and heat consumption processes in the engine of rapid internal combustion

Abstract

Розглядається технологiя моделювання/дослiдження явищ теплотворення, тепловiддачi, тепловикористання у двигунi швидкого внутрiшнього згоряння, в основу якої покладено принципи праксеологiчностi. Визнано, що подальший розвиток класичних пiдходiв до моделювання робочих процесiв у двигунi, спираючись суто чи здебiльшого на аналiтико-алгоритмiчнi описи, є практично неможливим. Тож запропоновано залучити в модель також i реальний робочий простiр двигуна, системно приєднуючи його до вiртуального, втiленого в програмно-алгоритмiчному середовищi, i тим самим впроваджуючи частину реальностi в модель цiєї ж реальностi. В рамках дослiдження за натурний робочий простiр використовувався цилiндр дослiдницького двигуна BRIGGS&STRATTON, змонтованого на спецiальному випробувальному стендi. При цьому з'являється можливiсть суттєво спростити аналiтичну складову модельного вiдображення робочих процесiв в двигунi, вибудовуючи її на основi класичних аналiтичних спiввiдношень, що вiдображають закон збереження речовини, закон збереження енергiї, закон тепловiддачi, рiвняння термодинамiчного стану робочого тiла. Модель набуває конкретностi не за рахунок спецiальних емпiричних описiв, а завдяки черпанню поточної iнформацiї з реального iнформацiйного простору на засадах теорiї подiбностi. Потрiбної ефективностi моделi надає iмiтацiя в програмному середовищi взаємодiї мiж собою i довкiллям двох зон, на якi подiлено модельний робочий простiр двигуна. Двозонна модель протиставлена так званим багатозонним, у рамках яких завжди iснує високий ризик виникнення майже не контрольованих помилок i похибок-моделям, якi потребують складного й трудомiсткого iнформацiйного супроводу й обслуговування. Саме у разi двозонного трактування модельного робочого простору стає можливим вiдмовитись вiд аналiтичного контролю за хiмiчною рiвновагою в робочому середовищi i не iснує причин, якi б зумовлювали речовинний обмiн мiж зонами. А тому тепловiддачу у стiнки робочого простору можна визначати за прикладом однозонної моделi. З проведеного дослiдження випливає доцiльнiсть застосування Вiбе-функцiї для вiртуального симулювання явища теплотворення. Якiсть симулювання суттєво зростає завдяки залученню iнформацiї, отримуваної у процесi, так би мовити, «on-line-спiлкування» вiртуальної (у формi комп'ютерної програми) та реальної (у формi натурного робочого простору) частин модельного середовища. Виклад матерiалу супроводжується iлюстративним матерiалом, який вiдображає таку отриману засобами моделювання iнформацiю про перебiг: робочого тиску в робочому просторi двигуна, температури робочого тiла, коефiцiєнта надмiру повiтря, коефiцiєнта тепловiддачi. Наводяться також приклади змiни iнтенсивностi теплотворення та iнтенсивностi тепловiддачi у поверхнi: робочого простору загалом, гiльзи цилiндра, кришки цилiндра, головки поршня. Серед iлюстрацiй-характеристики внутрiшнього (мiжзонного) теплообмiну Ключовi слова: двигун швидкого внутрiшнього згоряння, теплотворення, теплоспоживання, праксеологiчнi засади моделювання UDC 621.4.