 |
Параметрическая оптимизация ГГРП
|
|
|
|
Решение задачи совершенствования энергомассовых характеристик (ЭМХ) РП предполагает проведение оценки факторов влияния на целевую функцию, через которую исследователь выходит на наиболее весомую, обеспечивающую достижение максимального положительного эффекта.
Известно, что масса РП является функцией выходной мощности и времени работы. Выходная мощность и мощность источника питания связаны через КПД, который характеризует собой совокупность потерь по энергетическому тракту от ТГ до ОУ:
Уменьшение потерь мощности на каждом элементе энергетического тракта РП и их совокупности по пути следования энергетического потока обусловливает уменьшение массы входящих в эту цепь элементов, а, следовательно, и массы РП в целом. Оптимальный выбор параметров по совокупности (например, РП+ОУ), обеспечивающий минимум суммарной массы более сложной структуры, уточняет требования к энергетическим показателям РП.
Рассмотрим несколько примеров в плане постановки задачи оптимизации и путей её решения.
ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ТГ
Применение в ТГ фильтроэлемента для очистки продуктов сгорания рабочего тела от твердых фракций и К-фазы обусловливает наличие неизбежных потерь давления (перепада) на фильтре.
Использование фильтра с малой поверхностью очистки с целью минимизации массы ТГ при выбранной степени фильтрации (размера фракций, допустимых для обеспечения надёжной работы потребителя) и заданном времени работы приводит к увеличению средней величины перепада давления на фильтре. Увеличение перепада давления повышает давление и скорость разложения (газификации) топлива в камере сгорания, что требует для выполнения требования к времени работы увеличения длины заряда и его массы.
|
|
|
В свою очередь, использование фильтра с развитой (большой) поверхностью приводит к увеличению массы фильтроэлемента. При этом, за счёт снижения средней величины перепада давления, обеспечивается минимальная масса заряда, так как в этом случае при минимальной его длине обеспечивается заданное время работы.
Если на графике рис. 9.1 отразить две кривые, то суммарная масса mз и mф при выборе рабочей поверхности фильтра, соответствующей среднему значению перепада давления DРopt, будет минимальна, что позволяет оптимизировать массу ТГ в целом.
| mф |
| mз |
| DР |
| m |
| mS |
| DРopt |
| mmin |
Рис. 9.1. Оптимизация перепада давления на фильтре ТГ
ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ГАЗОВОГО МОТОРА АПМНА.
Входящий в состав экономичного источника питания РП АПМНА, является также объектом параметрической оптимизации. Наиболее эффективно проведение процедуры параметрической оптимизации в геометрии узла распределения газа, поступающего от ТГ к блоку цилиндров, течению которого в наибольшей мере сопутствуют механические потери энергии газа при дросселировании газового потока на острых кромках в отверстии распределителя газа.
Основным источником потерь являются острые кромки отверстия впуска газа в поршневую полость блока цилиндров. Отверстие формируется при вращении блока цилиндров в результате пересечения круглого отверстия блока цилиндров и серповидного сегментного отверстия распределителя газа.
Известно, что объёмный кпд газового двигателя формируется индикаторной диаграммой Р=f(V) (где Р – давление в поршневой полости, V – изменение объёма поршневой полости при поступательном движении поршня во вращающемся блоке цилиндров). Чем больше площадь индикаторной диаграммы, тем выше работа цикла газового мотора, тем выше объёмный кпд.
|
|
|
Если газ проходит через острые кромки, то, теряя часть энергии, время заполнения и достижения максимального давления будет бόльшим. В результате уменьшается площадь индикаторной диаграммы при минимальном начальном объёме полости.
Скругление кромок обеспечит снижение потерь энергии в процессе дросселировании газа, в результате чего уменьшится время на заполнение поршневого объёма до максимальной величины давления. Однако, наряду с этим, скругление кромок увеличит свободный объём, что приведёт к замедлению процесса наполнения полости и достижения максимального давления.
Рис. 9.2. Конструктивная схема ГМ – объект параметрической оптимизации
Таким образом, методически решение задачи параметрической оптимизации состоит в нахождении соотношения между радиусом скругления острых кромок и свободным объёмом, при котором время заполнения поршневого объёма минимально, а, следовательно, и угловая скорость блока цилиндров максимальна.
|
|
|
