Моделирање радног процеса мотора - напредне технике

ID: 3421
врста предмета: научно-стручни
носилац предмета: Поповић Ј. Слободан
извођачи: Поповић Ј. Слободан
контакт особа: Поповић Ј. Слободан
ниво студија: докторске студије
ЕСПБ: 5
облик завршног испита: писмени

извођења

  • 2. семестар, позиција 2

циљ

Циљ предмета је упознавање студената са врстама математичких модела радног процеса мотора и овладавање свим сегментима тзв. "нулдимензионог" модела стварног радног циклуса. Математичко моделирање и компјутерска симулација радног процеса имају велики значај за оптимизацију конструкције и побољшање перформанси, енергетских и еколошких карактеристика мотора. Усвајање нових знања о улози и значају моделирања динамичких процеса код мотора СУС. Ширење теоријских знања из области примењене термодинамике, преноса топлоте и масе, механике флуида, сагоревања горива кроз проучавање динамичких процеса у цилиндрима, колекторима и струјним каналима мотора СУС. Ширење теоријских и практичних знања из области нумеричких метода и модуларног програмирања. Оспособљавање студената за развој и примену сложених симулационих нумеричких модела, сложених и ефикасних нумеричких метода у проучавању и истраживању динамичких процеса у моторима СУС.

исход

Разумевање реалности и сложености радних процеса топлотних машина. Способност пројектовања и развоја сложених структура модела и подмодела динамичких процеса кроз мултидисциплинарни приступ. Способност анализе моторских процеса и карактеристика применом напредних симулационих модела. Успостављање узрочно-последичних веза између параметара радног циклуса мотора и радних карактеристика

садржај теоријске наставе

1. Значај математичког моделирања и компјутерске симулације радног процеса за оптимизацију конструкције и побољшање перформанси, енергетских и еколошких карактеристика мотора. 2. Основне диференцијалне једначине тзв. "нулдимензионог" модела раног процеса за радни простор мотора као отворени термодинамички систем на бази првог и другог закона термодинамике и закона о одржању масе. 3. Моделирање струјања кроз пригушна места (усисни и издувни вентили, незаптивена места)на бази изентропског струјања стишљивог флуида. Основи аналитичког и експерименталног одређивања коефицијента протока кроз пригушна места. 4. Моделирање размене топлоте са зидовима радног простора мотора. Теоријске основе и практичне једначине одређивања коефицијента прелаза топлоте. 5. Моделирање процеса сагоревања (ослобађања топлоте)у мотору. Врсте модела ослобађања топлоте при нулдимензионом моделирању радног процеса. Модел ослобађања топлоте на бази једностепене и двостепене Вибе функције и корелације параметара Вибе функције са врстом мотора и радним режимом. "Квазидимензиони" модели сагоревања: модел турбулентног простирања фронта пламена код ото мотора; модел "Хиројасу" вишезонског сагоревања у млазу горива код дизел мотора. 6. Специфичности и проблеми нумеричког решавања диференцијалних једначина модела. 7. Експериментална испитивања радног процеса мотора: снимање тока притиска у цилиндру мотора; идентификација недовољно познатих параметара модела; верификација резултата симулације радног процеса на бази експерименталних резултата.

садржај практичне наставе

1. Развој основне структуре модела процеса у цилиндру – Приказ и анализа различитих типова модела 2. Карактеристике радног медијума – Приказ и упоредна анализа различитих модела; Емпиријски модели и хемијска равнотежа 3. Једностепени и вишестепени параметарски модел сагоревања Wiebe. Феноменолошки модели турбулентног захватања пламена. Феноменолошки модел сагоревања код дизел мотора Hiroyasu 4. Модели преноса топлоте – Приказ и упоредна анализа различитих модела 5. Гасодинамика у мотору СУС – развој основне структуре модела и приказ резултата симулације применом комерцијалних софтверских пакета 6. Пројектни задатак – развој модела радног процеса мотора СУС (бензински или дизел) 7. Лабораторијско испитивање – Мерење притиска у цилиндру и анализа процеса сагоревања применом развијених модела

услов похађања

Положен испит из предмета Нумеричке методе. Практична примена развојног окружења Matlab/Simulink

ресурси

Mathworks Matlab/Simulink IDE (лиценца) Ricardo WAVE – Софтверски пакет за симулацију једнодимензионалних динамичких процеса код мотора СУС (лиценца) LMS Imagine.Lab AMESim – Софтвер за симулацију, моделирање и анализу једнодимензионалних динамичких процеса сложених система (лиценца) Потпуно опремљена лабораторијска инсталација за испитивање мотора СУС (пробни сто са динамометром и мерном опремом) Дигитални аквизициони систем на платформи National Instruments PXI са припадајућим софтвером за развој мерних апликација National Instruments LabView (лиценца)

фонд часова

укупан фонд часова: 35

активна настава (теоријска)

ново градиво: 18
разрада и примери (рекапитулација): 0

активна настава (практична)

аудиторне вежбе: 12
лабораторијске вежбе: 5
рачунски задаци: 0
семинарски рад: 0
пројекат: 0
консултације: 0
дискусија/радионица: 0
студијски истраживачки рад: 0

провера знања

преглед и оцена рачунских задатака: 0
преглед и оцена лабораторијских извештаја: 0
преглед и оцена семинарских радова: 0
преглед и оцена пројекта: 0
колоквијум са оцењивањем: 0
тест са оцењивањем: 0
завршни испит: 0

провера знања (укупно 100 поена)

активност у току предавања: 0
тест/колоквијум: 0
лабораторијска вежбања: 10
рачунски задаци: 0
семинарски рад: 80
пројекат: 0
завршни испит: 10
услов за излазак на испит (потребан број поена): 50

литература

J. Heywood: Internal combustion engines fundamentals, McGraw-Hill 1988, ISBN 9780-070-28637-5; F. Pischinger: Verbrennungskraftmaschinen Thermodynamic, Springer Verlag, ISBN; G. P. Merker et. al.: Simulating combustion and pollutant formation for engine development, Springer Verlag, ISBN 10 3-540-25161-8, 13 978-3-540-25161-3; R. Benson: The Thermodynamics and Gas Dynamics of Internal Combustion Engines, Vol 1, Vol. 2, Clarendon Press, Oxford, 1982, ISBN 0-19-856210-1; Р. Јанков: Математичко моделирање струјно-термодинамичких процеса и погонских карактеристика дизел мотора, Научна књига, Београд, 1984;