1.4 Методы моделирования процесса сгорания

Приведенные выше представления о механизмах сгорания и распространения пламени являются на сегодня практически общепризнанными. Однако их воплощение в математические модели встречает значительные трудности.

Поэтому естественны попытки, оставаясь в рамках нуль-мерных моделей, ввести в них, хотя бы частично, физические представления о сгорании.

Простейший путь заключается во вводе в модель характеристик подвода теплоты от сгорания (кривой тепловыделения), полученной экспериментально,

либо непосредственно в числовом виде, либо аппроксимированной некоторой функцией. Так, широкое признание получила формула И.И. Вибе [46, 47, 59]

/ \Я| + 1

<р

1п(1 -Хг)

Х = 1-е , (1.14)

в которой форма кривой задается двумя параметрами m и (pz. Достоинство этой формулы в близком соответствии формы кривой реальным характеристикам тепловыделения и возможности широкого ее варьирования за счет подбора параметров. Эта формула может применяться как к однозонной, так и к двухзон- ной или многозонной модели - различие лишь в том, к какому объему относится подвод теплоты. К настоящему времени накоплен большой статистический материал о диапазоне параметров m и ф2 и их связи с особенностями конструкции и режимом работы двигателей. Так в работе [92] приводятся эмпирические зависимости, связывающие эти параметры с частотой вращения, температурой, давлением, коэффициентом избытка воздуха и остаточных газов.

Одним из важнейших достижений в совершенствовании теплового расчета ДВС явился учет длительности процесса сгорания. Полуэмпирическое уравнение Вибе, достаточно хорошо описывающее форму кривой тепловыделения. Но как было рассмотрено в работах Петриченко и других отечественных и зарубежных исследователей [107], нет обще принятого и достаточно точного разделения процесса сгорания на фазы. Особенно это касается третей фазы, когда же в действительности она начинается, и когда заканчивается? В связи с этим требуется найти способ для определения продолжительности третьей фазы сгорания, а также всего процесса сгорания.

Таким образом, приходится констатировать, что на сегодня не существует моделей расчета сгорания, полностью свободных от эмпирических зависимостей. Учитывая это, при выборе способа моделирования следует исходить, во-первых, из поставленных задач. Так, если требуется воспроизвести индикаторную диаграмму для оценки исходных величин в расчетах теплообмена и механических нагрузок, вполне уместно моделирование с помощью аппроксимаций тепловыделения. Для расчетов, связанных с анализом системы газообмена,

формы камеры сгорания, процесса сгорания, образованием токсичных составляющих ОГ, необходима модель более высокого уровня, однако на сегодня трудно указать, какая именно. В принципе от такой модели потребуется увязка, в той или иной форме, со скоростью распространения пламени.