К РАСЧЕТУ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЙ В СЖИМАЕМОМ СМАЗОЧНОМ СЛОЕ ЦИЛИНДРО-ПОРШНЕВОГО СОПРЯЖЕНИЯ

Аннотация

Представлено описание численного решения задачи смазки боковой поверхности поршня двигателя внутреннего сгорания (ДВС), основанное на модели течения сжимаемой смазочной среды, принятой в теории газовой смазки. В работе приняты основные допущения теории гидродинамической смазки, при этом влияние тепловой нагрузки на поршень и учет кавитации и вспенивания смазки проводится путем введения в модель определяющей температуры и параметров газосодержания.

Рассмотрено два способа линеаризации задачи, первый из которых использует итерационную процедуру решения на основе метода Ньютона, а во втором используется идея аппроксимационной линеаризации численной схемы, при этом прямоугольные области определения задачи позволяют получить решение в направлении пространственных координат объекта методом переменных направлений. Получены пространственные распределения давлений в слое при возвратно-поступательном движении поршня и его интегральные характеристики, оценено влияние газосодержания и параметров профиля на характеристики смазочного слоя.

Проведен сравнительный анализ каждого из использованных подходов. Оценка эффективности выполнена путем сравнения величины времени решения задачи до выполнения условий периодичности с одинаковой точностью показывает некоторую эффективность использования итерационной процедуры – время решения задачи на 25...30 % меньше, чем у альтернативного подхода. Также, косвенно, об эффективности итерационного решения также говорит и интервал значений параметра газосодержания, при которых обеспечивается сходимость численной процедуры решения без изменения шагов сетки. Однако простота реализации численной схемы на основе аппроксимационной линеаризации, легкость обеспечения устойчивости численной задачи с учетом постоянно возрастающих возможностей вычислительной техники позволяют рекомендовать этот подход.

Делается вывод о необходимости «калибровки» модели на известном типе двигателя, что обеспечит устранение имеющегося в ней произвола в виде определяющей температуры и газосодержания и сделает возможным расчет будущих модификаций конструкции цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) выбранного типа.