Определение граничных условий моделирования процессов изменения расхода масла, давления и температуры при работе автономной маслостанции
Determination of boundary conditions for modelling processes of oil consumption, pressure and temperature changes during operation of an autonomous oil station

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

моделирование, теория, газотурбинный наддув, двигатель, подшипник, давление, расход масла, температура, modelling, theory, gas turbine supercharger, engine, bearing, pressure, oil consumption, temperature

АННОТАЦИЯ

Авторы: Гриценко Александр Владимирович, Патов Артем Германович, Бурцев Александр Юрьевич, Сажаев Олег Геннадьевич

В ходе анализа обнаружена тенденция снижения надежности современных турбокомпрессоров, вызванная стохастическими режимами, перегрузками и нарушением условий эксплуатации ДВС. Предлагается решение проблемы путем установки независимой системы смазки турбокомпрессора и обеспечения искусственных благоприятных режимов работы пар трения турбокомпрессора. Для исследования режимов стохастичности и нарушения баланса была разработана 3D-модель турбокомпрессора ТКР-7С-6М автомобиля КамАЗ 740.602. К расчетной модели были выбраны граничные условия и построены графики зависимостей: плотности от температуры масла; динамической вязкости от температуры масла; коэффициента теплопроводности от температуры масла; удельной теплоемкости от температуры масла. Данные модели позволяют производить расчеты и учитывать точные изменения параметров масла при вариации тепловых режимов. Выбраны материалы элементов турбокомпрессора и заданы местоположения заглушек для учета параметров входного и выходного потока масла. Выбрана расчетная сетка процесса моделирования. В результате подготовительных процессов установлено условие: подаваемое давление масла не должно снижаться ниже величины атмосферного давления (на уровне 101 325 Па). Результаты моделирования при входном давлении 250 000 и 400 000 Па позволили установить границы перепада величины давления на различных участках масляных каналов. В результате моделирования температурных полей при вариации времени итераций вычисления установлены точки наступления температурного баланса. Методом перебора можно определить критические режимы смазки, при которых возможны аварийные ситуации. Установка независимой системы смазки позволяет решать задачу оптимального режима смазки подшипников турбокомпрессора без перегрева масла и поверхностей трения. Дальнейшая работа будет направлена на комбинационное моделирование всех возможных вариаций режимов и установление уравнений баланса безаварийной работы турбокомпрессоров в любых возможных условиях работы.

Abstract:

NAME: Determination of boundary conditions for modelling processes of oil consumption, pressure and temperature changes during operation of an autonomous oil station
AUTOR: Gritsenko Alexander Vladimirovich, Patov Artem Germanovich, Burtsev Aleksandr Yurevich, Sazhaev Oleg Gennadievich

During the analysis the tendency of modern turbochargers reliability decrease caused by stochastic modes, overloads and violation of internal combustion engine (ICE) operation conditions is found. The solution of the problem is proposed by installing an independent turbocharger lubrication system and providing artificial favourable modes of operation of turbocharger friction pairs. To investigate the modes of stochasticity and balance disturbance, a 3D model of TKR-7S-6M turbocharger of KamAZ 740.602 vehicle was developed. Boundary conditions were selected for the calculation model and graphs of dependencies were plotted: density vs. oil temperature; dynamic viscosity vs. oil temperature; thermal conductivity coefficient vs. oil temperature; specific heat capacity vs. oil temperature. These models allow to make calculations and consider exact changes of oil parameters at variation of thermal modes. The materials of turbocharger elements are selected and the locations of plugs are set to take into account the parameters of inlet and outlet oil flow. The calculation grid of the modelling process is selected. As a result of preparatory processes, the condition was established: the supplied oil pressure should not drop below the atmospheric pressure value (at the level of 101 325 Pa). The results of modelling at the inlet pressure of 250 000 and 400 000 Pa allowed to establish the limits of pressure drop at different sections of oil channels. As a result of modelling of temperature fields at variation of time of iterations of calculation the points of onset of temperature balance are established. By the method of enumeration, it is possible to determine critical lubrication modes, at which emergency situations are possible. Installation of independent lubrication system allows solving the problem of optimal lubrication mode of turbocharger bearings without overheating of oil and friction surfaces. Further work will be aimed at combinational modelling of all possible variations of modes and establishment of equations of balance of accident-free operation of turbochargers in any possible operating conditions.