Изложены материалы, связанные с постановкой задачи математического моделирования камер сгорания газотурбинных двигателей, анализом существующих моделей, выбором эффективных способов решения систем дифференциальных уравнений. Рассмотрены особенности математического описания турбулентных течений с горением. Представлены результаты расчетов камер сгорания различной геометрии и проведено их сравнение с экспериментальными данными.

Індекс рубрикатора НБУВ: О455.55

Рубрики:

Суднові газові двигуни (двигуни газоподібного палива)

Шифр НБУВ: Ж69973 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: О455.55

Рубрики:

Суднові газові двигуни (двигуни газоподібного палива)

Шифр НБУВ: Ж69973 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Обгрунтовано можливість підвищення паливної економічності та екологічних показників газодизельних двигунів за рахунок використання модулятора імпульсу тиску (МІТ) шляхом інтенсифікації впорскування запальної дози палива. Вперше запропоновано використовувати для зниження її розміру на розрахунковому режимі роботи суднового газодизель-генератора модулятор імпульсів тиску. Розроблено математичні моделі, які адекватно відображають процеси у паливній системі суднового газодизеля з модуляторами імпульсів тиску та дозволяють з достатньою мірою точності досліжувати процеси паливоподачі на стадії проектування. Визначено основні чинники, що впливають на процес формування паливоподачі суднового газодизельного ДВЗ. Встановлено принципову можливість ефективного зменшення розміру запальної дози дизельного палива за умов використання МІТ.

Вперше на основі досліджень сплесків - провалів напруги за зміни навантажень автономної електромережі - розроблено метод прогнозування та обліку таких змін. Розроблено уточнену динамічну модель газового двигуна, яка враховує вплив турбокомпресора, нелінійні властивості та реальні параметри системи паливоподачі та, за рахунок цього, дозволяє пояснити причини виникнення й усунути низькочастотні коливання обертів двигуна за скидання навантажень. Обгрунтовано та розроблено спрощену динамічну модель синхронного генератора для дослідження сплесків - провалів напруги мережі живлення за різко змінних навантажень, що дозволило вирішити завдання оптимізації параматрів регуляторів системи збудження. Вперше розв'язано задачу оптимізації параметрів регуляторів газового двигуна та системи збудження синхронного генератора щодо мінімізації часу перехідного процесу та встановлено залежності коефіцієнтів регуляторів від навантаження. Розроблено нові програмні засоби для автоматичного налаштування оптимальних параметрів регуляторів та їх реалізації в адаптивному та нечіткому регуляторах з метою ефективного підвищення стабільності обертів газового двигуна та напруги у судновій електромережі.

Сформирована конфигурация судовой энергетической установки с электрохимическим генератором на основе расплавно-карбонатных топливных элементов, работающей на природном газе. Назначение установки состоит в получении дополнительной электрической энергии для обеспечения судовых нужд. Проведен анализ основных способов конверсии углеводородных топлив. Предложена схема риформинга природного газа для работы электрохимического генератора судовой энергетической установки. Приведено схемное решение утилизации вторичных энергетических ресурсов в судовой электрохимической энергоустановке с целью повышения ее эффективности.

Освещены вопросы совершенствования судовых автономных электроэнергетических систем. Представлены разработки систем управления параметрами судовой электроэнергетической установки с асинхронными дизель-генераторами. Приведены технические требования к характеристикам, параметрам и переходным процессам в асинхронных генераторных агрегатах с приводом от двигателя внутреннего сгорания, сформулированы и обобщены требования к автоматизации судовых дизель-генераторов. Разработана адекватная математическая модель судовой электроэнергетической установки, включающая асинхронный генераторный комплекс, приводной дизельный двигатель, системы управления частотой вращения и напряжения, коммутационную аппаратуру и типовую судовую нагрузку. Внимание уделено оптимизации и сравнению режимов работы судовых генераторных установок.

Изложены особенности эксплуатации, обслуживания и ремонта одно- (MAN B&W-ME) и двутопливных (MAN B&W ME-GI) судовых двигателей, меры безопасности при их эксплуатации, проверки во время стоянок, особенности пуска, маневрирования и работы, в том числе и при особых условиях. Рассмотрены процедуры топливоподготовки, работы цилиндров и вспомогательных систем, особенности эксплуатации и смазки подшипников, процедуры демонтажа, ремонта и сборки компонентов двигателя.

Співставлено традиційну методику розрахунку параметрів електричного руху морських суден в допоміжно-аварійних режимах при малих швидкостях судна з іншою, спрощеною через те, що вона не потребує використання великої кількості діаграм для визначення опору руху судна. Але за спрощеною методикою для розглянутого прикладу - контейнеровозу місткістю 16 тис. контейнерів з потужністю головного двигуна 61776 кВт, синхронною машиною потужністю до 6 МВт в режимі двигуна та трьома дизель-генераторами з електричною потужністю по 3187 кВт - отримано потужність на 39 % більше, що збігається з власним досвідом експлуатації судна в режимах з електричним рухом, навантаження дизель- генераторів в цьому режимі на судні близько до 70 %, що й отримано за розрахунками. Таким чином, при модернізації рушійної установки або при проектуванні нових суден доцільно порівняти результати двох розрахунків потужності дизель-генераторів на межі мінімально-стійких обертів головного двигуна та обрати більший з результатів. Порівняння питомих та абсолютних витрат палива, здійснених на базі відомих апроксимаційних поліномів для низько- і високошвидкісних дизелів при допоміжно-аварійному русі показує, що при русі від високошвидкісних дизель-генераторів МАК8М32С витрати палива зменшуються на 24 %, ніж при забезпеченні мінімально стійких обертів головного двигуна 12 RTflex-96C компанії WARTSILA-SULZER. Тому використання електричного руху дозволяє зберегти моторесурс головного двигуна, зменшити витрати палива. Таке співвідношення спостерігається на більшості морських транспортних суден. А враховуючи, що дизель-генератори працюють майже з оптимальним навантаженням, а головний двигун - на холостому ходу, електричний рух забезпечує суттєве зменшення шкідливих викидів в атмосферу. Останнє дійсно і для судна, де синхронний двигун розташований позаду головного двигуна, хоча витрати палива в цьому випадку збільшуються на 32 %.

Обговорено методологічні аспекти дослідження методами математичного моделювання процесів у суднових енергетичних установках із термохімічною обробкою палива. Розглянуто результати дослідження фізико-хімічних процесів у структурно-функціональних блоках, що моделюють одиничні ланки термодинамічного циклу. Поєднання блоків зв'язками у вигляді матеріальних та енергетичних потоків надає можливість моделювання повної схеми математичної моделі енергомодуля. У зв'язку з різноманіттям і складністю процесів у комбінованому дизель-газотурбінному енергетичного комплексу з термохімічною системою обробки палива при моделюванні характеристики енергетичного обладнання визначались окремо з подальшим зрощуванням отриманих результатів і поєднанням моделей зв'язками у вигляді матеріальних та енергетичних потоків. Математичні моделі газотурбінного двигуна, контуру утилізації, блоку термохімічної обробки палива створено за допомогою системи моделювання фізико-хімічних процесів Aspen Plus. Робочі процеси в ДВЗ змодельовано за допомогою програмного комплексу CHEMKIN. Доведено, що універсальні математичні моделі теплових двигунів, які входять до складу енергомодуля з термохімічною обробкою палива, потребують налаштування на обрані базові характеристики. Тому математичні моделі структурно-функціональних блоків і груп блоків (ГТД та ін.) містять алгоритми налаштування моделей при їх верифікації за цільовими функціями. Запропоновані алгоритми забезпечують верифікацію розроблених математичних моделей за показниками існуючих або перспективних газотурбінних двигунів і ДВЗ. Вказані алгоритми надають можливості коректного налаштування параметрів устаткування дизельгазотурбінних енергетичних комплексів із термохімічною обробкою палива. Математична модель робочого циклу ДВЗ на базі програмного комплексу CHEMKIN забезпечує можливість проводити первинну оцінку ефективності енергоперетворення у робочому циліндрі. Результати оцінки адекватності математичної моделі робочого циклу ДВЗ на базі програмного комплексу CHEMKIN показали задовільне узгодження отриманих результатів з експериментальними даними. Максимальна середньоквадратична похибка розрахункових даних, отриманих на базі моделі, знаходиться у межах 8,5 %.