Напредне технике у моторима СУС - одабрана поглавља

ID: 3423
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: презентација семинарског рада

извођења

  • 2. семестар, позиција 3

циљ

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. Одабрана поглавља из издувне емисије и буке мотора. Моделирање састава издувних гасова на бази хемијске равнотеже и уз узимање у обзир кинетике хемијских реакција. Експериментално одређивање састава издувних гасова мотора. 2. Проблеми струјања у усисном и издувном систему мотора. Моделирање нестационарног струјања гасова у цевоводима уз узимање у обзир једнодимензионог простирања таласа притиска. Оптимизација геометрије усисног и издувног система у циљу максимирања коефицијента пуњења мотора. 3. Проблеми механичких губитака у моторима. Математичко моделирање трења у других механићких губитака у мотору. Експериментално одређивање структуре механичких губитака мотора. 4. Основи вишедимензионог моделирања струјања у усисно-издувном систему и цилиндру мотора на бази CFD. Експериментално одређивање струјне слике у радном простору мотора на бази напредних техника анемометрије.

садржај практичне наставе

1. Кинетика хемијских реакција сагореванја горива и хемијска равнотежа - основне једначине и њихово нумеричко решавање. Лабораторијска вежба: Мерење концентрација компонената издувне емисије у стационарним и динамичким условима. Пројектни задатак: Развој и примена модела за одређивање концентрација компонената продуката сагоревања на бази претпоставке о хемијској равнотежи. 2. 1-D динамика гасова - поставка једначина, развој модела и приказ резултата коришћењем комерцијалних софтверских пакета. Гранични услови и нумеричке методе за решавање проблема 1-D струјања. Упоредна анализа резултата прорачуна применом модела различитог нивоа сложености (пуњење са константним притиском, метода пуњења и пражњења, метода са прорачуном простирања таласа притиска). Пројектни задатак: Развој, избор параметара модела и примена модела 1-D струјања у колектору и цевоводима мотора. 3. Моделирање механичких губитака у мотору СУС - Глобални модели. Детаљни емпиријски и аналитички модели за прорачун механичких губитака у угаоном домену. Предикција ефективних радних параметара мотора комбинованим моделирањем радног процеса мотора и механичких губитака. Лабораторијска вежба: Мерење губитака трења у контакту клип-цилиндар и у лежајевима моторских вратила. Пројектни задатак: развој, избор параметара модела и примена модела трења у мотору. 4. Примена CFD софтвера за моделирање вишедимензионалног струјног поља у цилиндрима, колекторима и струјним каналима. Примери моделирања струјног поља у коморама за сагоревање сложеног облика. Лабораторијска вежба: Мерење струјног поља у струјним каналима и цилиндру мотора применом савремених анемометарских техника. Пројектни задатак: Развој и примена модела струјног поља у моторском колектору и каналу сложене геометрије.

услов похађања

Положени испити из предмета Нумеричке методе и Моделирање радних процеса мотора. Програмирање у развојном окружењу 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: 0
пројекат: 60
завршни испит: 30
услов за излазак на испит (потребан број поена): 0

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; G. Stiech: Modeling Engine Spray and Combustion Process, Springer Verlag, ISBN 3-540-00682, 2003;