КОМП’ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ГІДРОДИНАМІКИ ТА НЕРІВНОМІРНОСТІ РОЗІГРІВУ ГОЛОВКИ ТА БЛОКУ ЦИЛІНДРІВ ПРИ ПЕРЕДПУСКОВІЙ ТЕПЛОВІЙ ПІДГОТОВЦІ АВТОМОБІЛЬНИХ ДВИГУНІВ

Анотація

У роботі представлено результати чисельного моделювання процесів теплопередачі під час передпускової теплової підготовки двигуна внутрішнього згоряння із використанням системи рідинного підігріву. Метою дослідження є визначення просторової нерівномірності прогріву елементів двигуна, зокрема блоку та головки циліндрів, а також оцінювання гідродинамічних характеристик теплоносія у каналах системи охолодження. Для виконання розрахунків застосовано метод скінченних об’ємів з використанням k–ε моделі турбулентності, яка забезпечує адекватний баланс між точністю результатів та обчислювальною ефективністю при турбулентних режимах руху рідини. Циркуляція при теплопідготовці за схемою, що моделюється, організована з входом через випускний клапан антифризу та виходом через зливний патрубок. Отримані результати дозволили ідентифікувати застійні зони, що формуються у ділянках, віддалених від вхідного патрубка, та призводять до суттєвої нерівномірності температурного поля. Встановлено, що перепад температур у головці блоку циліндрів може досягати 20°С, а в стінках циліндрів – до 30–40°С. Нижня частина картера практично не бере участі у процесі теплообміну, що свідчить про неповноту прогріву двигуна під час попередньої теплової підготовки. Розрахований загальний перепад тиску в системі становить близько 1658 Па. Проведене дослідження підтверджує важливість використання CFD-моделювання як ключового інструменту для комплексного аналізу систем передпускового підігріву. Такі розрахунки дають змогу оптимізувати геометрію каналів, схеми циркуляції теплоносія та параметри теплообмінного обладнання, що, у підсумку, підвищує ефективність використання накопиченого тепла і сприяє скороченню часу виходу двигуна на робочий тепловий режим. Отримані результати можуть бути використані для подальшої побудови інтегрованих моделей повного циклу теплопідготовки транспортних двигунів.