Методы обеспечения эксплуатационных характеристик теплонапряжённых элементов тепловых двигателей на основе моделирования нестационарной теплопроводности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.02, доктор технических наук Росляков, Алексей Дмитриевич

• Росляков, Алексей Дмитриевич
• доктор технических наук
• 2005

Оглавление диссертации доктор технических наук Росляков, Алексей Дмитриевич

ВВЕДЕНИЕ

1 • ОБЗОР РАБОТ В ОБЛАСТИ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ИССЛЕДОВАНИЮ РЕЖИМОВ ^ ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. Методы решения задач нестационарной теплопроводности в многослойных конструкциях. ' Обзор работ по методам решения задач при течении жидкости в каналах.

Современное состояние вопроса в области исследования образования углеродистых отложений в топливных каналах

ВЫВОДЫ.

2. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ В МНОГОСЛОЙНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ.

2.1. Общая постановка задачи и применение вариационного метода Канторовича для исследования нестационарных полей в составных телах.

2.2. Способы построения координатных систем для контактных задач при расчёте нестационарной теплопроводности.

2.2.1. Многослойная пластина при несимметричных граничных условиях третьего рода. fr 2.2.2. Симметричные граничные условия.

2.3. Приближённые решения задач теплопроводности для многослойных конструкций при переменной во времени температуры среды.

ВЫВОДЫ.

3. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ СОПРЯЖЁННЫХ ЗАДАЧ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ТЕЧЕНИИ ЖИДКОСТИ И ГАЗА В КАНАЛАХ. ф 3.1. Ламинарное течение в плоскопараллельном канале с постоянной по сечению скоростью.

3.2. Ламинарное течение с заданным профилем скорости.

3.3. Теплообмен при турбулентном течении потока с постоянной по сечению скоростью.

3.4. Теплообмен при турбулентном течении жидкости с заданным профилем скорости.

3.5. Расчёт поля температуры в потоке жидкости при переменной температуре стенки канала.

ВЫВОДЫ.

4- ТЕПЛОМАССООБМЕН И ОБРАЗОВАНИЕ УГЛЕРОДИСТЫХ

ОТЛОЖЕНИЙ ПРИ ТЕЧЕНИИ УГЛЕВОДОРОДОВ.

4.1. Механизм и математическая модель процесса образования углеродистых отложений.

4.2. Стационарные и нестационарные задачи окисления углеводородов.

4.3. Метод решения задачи тепломассообмена и образования углеродистых отложений при течении углеводородов.

ВЫВОДЫ.

5. РАСЧЁТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ УГЛЕРОДИСТЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В ТОПЛИВНЫХ КАНАЛАХ ТЕПЛОВЫХ МАШИН.

5.1. Расчётно-экспериментальное исследование процессов образования углеродистых отложения на установке в модельных условия.

5.1.1. Экспериментальная установка и методика проведения эксперимента.

5.1.2. Исследование влияния состояния поверхности и типа материала внутренней поверхности стенки канала.

Р 5.1.3. Расчетно-экспериментальное исследование влияния режимных параметров на интенсивность образования углеродистых отложений.

Исследование процессов тепло- и массообмена в каналах топливных систем газотурбинных двигателей.

Общие сведения о топливных системах основных и дополнительных камер сгорания газотурбинных двигателей

Экспериментальное исследование теплового состояния каналов ® топливных систем газотурбинных двигателей.

Исследование процессов образования углеродистых отложений на стенках топливных каналов ГТД при использовании топлив * РТиТС-1.

5.4. Расчётно-экспериментальное исследование процесса образования углеродистых отложений в форсунке дизеля.

5.4.1. Особенности теплофизического состояния форсунки тепловозного дизеля.

5.4.2. Расчет поля температуры в поперечном сечении топливного канала распылителя дизеля ПД1М.

ВЫВОДЫ.

6. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ ОХЛАЖДАЕМЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЦИЛИНДРОВ ДИЗЕЛЕЙ

6.1. Модель теплоотдачи при кипении.

6.2. Тепловое состояние стенки цилиндра при образовании накипи

6.3. Поле температуры на нестационарных режимах в пограничном слое потока охлаждающей жидкости и в стенке цилиндра дизеля 10ДН20,7/2*25,4.

ВЫВОДЫ.

7. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ.

7.1. Работоспособность резьбовых соединений при термоциклических нагрузках.

7.2. Способ определения продолжительности плёночного кипения на стенках топливных каналов.

7.3. Метод диагностирования толщины слоя отложений на внутренних поверхностях каналов теплообменников.

7.4. Система приготовления и подачи водо-топливной эмульсии

7.5. Уменьшение накипи в каналах охлаждения дизеля путём алитирования и покрытия стенок эмалью.

7.6. Способы восстановления работоспособности элементов топливных систем путём удаления углеродистых отложений

7.6.1. Физико-химические способы очистки распылителей форсунок

7.6.2. Термические способы.

• ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы обеспечения эксплуатационных характеристик теплонапряжённых элементов тепловых двигателей на основе моделирования нестационарной теплопроводности»

Программа структурной реформы на железнодорожном транспорте, утверждённая Постановлением правительства РФ от 18 мая 2001 года № 384, констатирует высокую степень износа основных средств отрасли, которая в условиях прогнозируемого спроса на перевозки требует затрат на их текущее содержание и ремонт, создаёт опасность потери технологической устойчивости железнодорожного транспорта. Ключевыми требованиями в сложившихся условиях становятся требования по повышению надёжности и эффективности эксплуатации основных средств [92, 151].

Несмотря на имеющиеся успехи в повышении надёжности основных средств, в том числе локомотивно-энергетических установок [20, 26, 65, 98, 104, 112, 125], в настоящее время остаются нерешёнными некоторые проблемы. По данным ежегодных анализов технического состояния тепловозного парка на детали и сборочные единицы цилиндропоршневой группы приходится до 30% всех неисправностей по дизелю. Основной источник таких неисправностей, характер и особенности их проявления, как показывает практика создания и эксплуатации таких тепловых двигателей, в значительной степени зависят от интенсивности нестационарных тепловых режимов. Доля нестационарных тепловых режимов может достигать 20% от общей наработки в эксплуатации. Температурный режим наиболее нагруженных элементов тепловых двигателей (включая детали и сборочные единицы цилиндропоршневой группы, элементы топливных и масляных систем и т.д.) на нестационарных режимах в значительной степени определяет эффективность их эксплуатации.

Существенный износ элементов имеет место в процессе прогрева тепловых двигателей, а наибольшие напряжения возникают на нестационарных режимах из-за неравномерного прогрева или остывания различных зон элементов.

Под «характеристиками теплонапряжённых элементов» в диссертации принято известное [4] в технике понятие, а именно «взаимосвязь между зависимыми и независимыми переменными, определяющими состояние технического объекта, выраженная в виде текста, таблицы, математической формулы, графика и т.п.»

Повышение эффективности тепловых двигателей идёт по пути повышения температуры рабочего тела в цикле. Температурный режим является существенным фактором, влияющим на ресурс, надёжность и функциональные характеристики наиболее нагруженных элементов тепловых двигателей. Следовательно, цель исследования, заключающаяся в повышении эффективности и ресурса тепловых двигателей, может быть достигнута путём решения частных научных проблем, в том числе в разработке научных методов обеспечения эксплуатационных характеристик теплонагруженных элементов тепловых двигателей на основе моделирования нестационарной теплопроводности и создания методов исследования процессов образования углеродистых отложений на стенках топливных каналов.

Характерной особенностью современных тепловых двигателей, наряду с высокими рабочими параметрами, является частная смена режимов работы за короткие промежутки времени. В связи с этим проблема надёжности современных тепловых двигателей, в основном, связана с циклическим изменением температуры элементов двигателя, в том числе и элементов топливной системы. При включении и выключении дополнительной камеры сгорания газотурбинного двигателя, например, температура топлива у стенки канала может уменьшаться в пределах от 650.700 °С до 40.200 °С. В этом диапазоне температур на стенках каналов и фильтрах накапливаются, как правило, углеродистые отложения, приводящие из-за перекрытия каналов к перераспределению расхода топлива по сечению камеры сгорания. Увеличение неравномерности расхода топлива приводит в свою очередь к неустойчивости горения, повышению вибраций конструкции, местному повышению температуры пламени и стенки камеры сгорания и к снижению работоспособности теплового двигателя в целом.

Таким образом, аналитическое описание температурного состояния является основой для исследования термонапряжённого состояния деталей и сборочных единиц, исследования процессов разложения углеводородных топлив и масел, а также создания автоматизированной системы управления тепловых двигателей. Температурное состояние можно определять экспериментально посредством измерения температуры в ограниченном количестве точек и, как правило, на поверхности исследуемого элемента или аналитическим путём с использованием математических моделей. Экспериментальные и теоретические методы дополняют друг друга и имеют преимущества и недостатки. Существенным недостатком экспериментальных методов, в дополнение к выше сказанному, в условиях роста цен на топливо является их повышенная себестоимость. Теоретические методы на современном этапе развития науки и техники, в том числе и вычислительной техники, имеют значительные преимущества над экспериментальными методами, особенно если исследуются нестационарные процессы. Однако, не смотря на значительное количество работ, посвящённых, конструкции тепловых двигателей, их эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту, вопросы создания и совершенствования методов обеспечения эксплуатационных характеристик теплонапряжённых элементов тепловых двигателей, которые основаны на моделировании нестационарной теплопроводности, не получили должного развития.

Теоретическое и экспериментальное исследование явлений переноса теплоты и массы вещества имеют большое практическое значение не только для тепловых двигателей, но и для теплотехнического оборудования. Обеспечение надёжной работы теплотехнического оборудования также предполагает глубокое исследование нестационарных теплофизических процессов, протекающих в них.

В последнее время при решении задач теплопроводности в многослойных конструкциях получили распространение численные методы благодаря их универсальности и развитию средств вычислительной техники. Однако, решения, полученные этими методами, носят частный характер и неудобны для их последующего использования и анализа. Эти недостатки носят принципиальный характер в случаях, когда нахождение температурного поля является не конечной стадией какого-либо исследования, а промежуточной. Для многих задач, особенно нелинейных с неоднородными граничными условиями, точные решения получить невозможно, а полученные решения даже для тел трёх простых классических форм выражаются сложными и громоздкими зависимостями. Эти трудности приобретают принципиальный характер, когда определение полей потенциалов переноса является лишь промежуточной задачей при исследовании более сложных проблем. Например, исследования важных для современной теплотехники задач окисления топлива в каналах тепловых машин зависит, главным образом, от простоты представления функциональной зависимости температуры в объёме тела или в потоке жидкости.

Недостатки аналитических решений в некоторой степени устраняются при применении приближённых аналитических методов расчёта, которые сводят решения дифференциальных уравнений в частных производных к решению систем алгебраических уравнений.

Применительно к методам Канторовича и Бубнова-Галёркина в работе предлагается способ построения координатных систем для решения нестационарных контактных задач для любого числа контактирующих тел при несимметричных и симметричных граничных условиях.

Разработан метод аналитического решения задачи конвективного теплообмена, который состоит из комбинации интегрального метода теплового баланса и метода Канторовича. Интегральным методом теплового баланса получено решение на начальном (нерегулярном) этапе нестационарного процесса. Методом Канторовича температурное поле определено в регулярном тепловом режиме.

Для исследования нестационарных температурных полей в турбулентном потоке жидкости с заданным профилем скорости получено приближённое аналитическое решение задачи. Задача в данном случае решена как сопряжённая. В данной работе приведена зависимость эквивалентного коэффициента теплопроводности от числа Рейнольдса при турбулентном течении жидкого углеводородного топлива в круглой трубе, полученная на основе экспериментальных данных путём решения обратной задачи теплообмена.

В общем случае скорость образования углеродистых отложений зависит от целого ряда параметров, важнейшими из которых являются как уровень температуры топлива в ядре потока жидкости, так и на стенке канала, концентрация растворённого в топливе кислорода, давление, скорость потока топлива и состояние контактирующих с топливом поверхностей. В настоящей работе представлен метод расчёта скорости образования отложений из углеводородных топлив, полученный на основании аналитического и численного решения задач. Приведены также результаты экспериментальных исследований влияния покрытия внутренней поверхности слоем эмали ЭВ-300-60М на интенсивность процесса образования углеродистых отложений в трубопроводах.

Объектом исследования является процесс совершенствования конструкции тепловых двигателей, их эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту.

Предметом исследования выступают тепловые двигатели и конструктивнотехнологическая система обеспечения эффективности совершенствования и эксплуатации тепловых двигателей (модели, методы, методики, средства).

Тема настоящего исследования соответствует тематике приоритетных программ открытого акционерного общества «Российские железные дороги» по техническому перевооружению железнодорожного транспорта («Энергетическая стратегия железнодорожного транспорта на период до 2010 года и на перспективу до 2020 года», «Программа энергосбережения на железнодорожном транспорте в 1998-2000, 2005 годах»).

Целью исследования является повышение эффективности и ресурса тепловых двигателей путём разработки и внедрения методов обеспечения эксплуатационных характеристик теплонагруженных элементов на основе моделирования нестационарной теплопроводности. В рамках проведенных исследований выявлены, теоретически и экспериментально изучены важнейшие закономерности формирования значительных нестационарных температурных градиентов в элементах тепловых двигателей таких как стенка цилиндра дизеля, топливный коллектор или форсунка, и изучены закономерности образования углеродистых отложений на стенках топливных каналов.

Методологической и теоретической основами исследования послужили концепции повышения эффективности тепловых двигателей в целом и обеспечения работоспособности их отдельных элементов, изложенные в трудах отечественных и зарубежных авторов. Исследования проводились методами математической физики, вычислительной математики и экспериментальной теплофизики. Математическое описание моделей базируется на современных представлениях о физических и химических процессах, протекающих в отдельных элементах систем тепловых двигателей в нестационарных условиях. Для нахождения параметров подобия в процессах использованы методы подобия и размерностей, а для получения количественных результатов современная вычислительная техника. Экспериментальные исследования проводились на специально созданных стендах и при доводке реальных тепловых двигателей.

Информационную базу исследования составляют программы реорганизации и развития локомотивного хозяйства железных дорог, рекомендации научно-практических конференций, аналитическая информация, опубликованная в специализированных научных изданиях, официальные статистические данные, оригинальные фактические материалы, собранные автором в процессе исследования.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые получены следующие основные результаты:

1. Разработаны методы и получены аналитические решения задач нестационарной теплопроводности в многослойных конструкциях с переменными коэффициентами теплообмена при смешанных граничных условиях и нестационарных сопряжённых задач теплообмена при течении жидкости в каналах. С использованием разработанных методов выявлены новые особенности температурного состояние элементов тепловых двигателей, которые влияют на работоспособность отдельных элементов и тепловых двигателей в целом.

2. Разработана физико-химическая модель образования углеродистых отложений в элементах топливных и масляных систем, учитывающая неравномерность температурных полей по сечению и длине каналов. В основу модели положен процесс окисления углеводородов растворённым в них кислородом. С использованием разработанной модели и на основании проведенных экспериментов выявлены новые и обобщены имеющиеся данные по динамике физико-химических процессов и получены количественные оценки влияния температуры, расхода углеводородной среды и содержания кислорода в ней на скорость образования углеродистых отложений.

3. Обоснован выбор конструкторских и технологических решений, направленных на повышение эффективности эксплуатации тепловых машин, в том числе автор диссертации был инициатором и занимал ведущее положение в создании новых разработок, на часть из которых получены авторские свидетельства на изобретения или патенты:

•S способ определения продолжительности плёночного кипения на стенках топливных каналов;

•S метод диагностирования толщины слоя отложений на внутренних поверхностях каналов теплообменников

S система приготовления и подачи в цилиндр дизеля водо-топливной эмульсии;

•S способ уменьшение накипи в каналах охлаждения дизеля путём алитирования и покрытия стенок эмалью;

•S физико-химические и термические способы восстановления работоспособности элементов топливных систем от углеродистых отложений.

На защиту выносятся:

Метод построения координатных систем, удовлетворяющих граничным условиям и условиям сопряжения для решения задач нестационарного теплообмена и теплопроводности для многослойных конструкций. В настоящее время рекомендации, облегчающие выбор координатных систем, которые носят частный характер или основаны на предварительном решении соответствующей стационарной задачи.

Метод решения задач нестационарной теплопроводности для многослойных конструкций при переменной во времени температуре среды с линейной, экспоненциальной и гармонической функцией изменения температуры внешней среды.

Методы решения задач теплообмена при ламинарном и турбулентном течении жидкости с использованием метода построения координатных систем.

Методика исследования температурного состояния теплонапряжённых элементов на нестационарных режимах работы тепловых двигателей.

Физико-химическая модель процесса образования углеродистых отложений на стенках каналов с учётом распределения температуры по сечению канала.

Методика расчётных и экспериментальных исследований процессов окисления топлива и образования углеродистых отложений на стенках топливных каналов.

Методика исследования процессов образования углеродистых отложений в топливных каналах газотурбинных двигателей при использовании топлив с различными термостабильными свойствами.

Принципы формирования методики ускоренных испытаний тепловых двигателей по проверке мероприятий по уменьшению интенсивности процессов образования углеродистых отложений.

Методика исследования теплового состояния цилиндровой втулки дизеля при образовании накипи.

Типовые схемы конструкции трубопроводов подачи топлива в тепловые двигатели.

Методика исследования работоспособности резьбовых соединений топливных трубопроводов при термоциклических нагрузках.

Новые конструкции элементов систем приготовления и подачи водо-топливной эмульсии в цилиндры дизеля.

Достоверность полученных решений и результатов исследований обеспечивается обоснованностью использованных теоретических зависимостей, допущений и ограничений, корректностью постановки задач, применением рациональных математических методов решения задач. Подтверждается также качественным и количественным согласованием результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными как лично автором, так и другими исследователями, а также с результатами натурных испытаний тепловых двигателей и положительным опытом внедрения разработанных методов и средств, повышающих эффективность и ресурс тепловых двигателей.

Практическая ценность работы состоит в реализации и внедрении результатов исследования. Разработанные и усовершенствованные физические и математические модели реализованы в методах, алгоритмах, программах расчёта и технических решениях. На технические решения, физико-химические модели и программы получены патенты и авторские свидетельства на изобретения и интеллектуальную собственность. Материалы диссертации используются в учебном процессе при подготовке студентов по специальности 05.17.00 - Локомотивы. Разработанные и усовершенствованные методы и средства, повышающие надёжность тепловых двигателей, используются в локомотивном депо Самара и в других предприятиях, серийно выпускающих и эксплуатирующих тепловые двигатели. Использование разработанных методов позволило получить годовой экономический эффект в ОАО «Самарское конструкторское бюро машиностроения» 19 миллионов 850 тысяч рублей в ценах 2004 года. Эффект получен от экономии материальных (в основном топлива) и трудовых ресурсов при уменьшении времени испытания и возвращения на ремонт тепловых двигателей.

Соискатель выражает благодарность В.А. Кудинову и Л.С. Яновскому за помощь и консультации при разработке ряда вопросов диссертации.

1. ОБЗОР РАБОТ В ОБЛАСТИ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ИССЛЕДОВАНИЮ ТЕПЛОВЫХ НЕСТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМОВ ДВИГАТЕЛЕЙ

Изучению процесса передачи тепла в элементах современных теплоэнергетических машин посвящено значительное количество теоретических и экспериментальных работ. В настоящем обзоре рассмотрены только те работы, которые были использованы при исследовании нестационарных тепловых режимов и процессов тепломассопереноса в условиях образования углеродистых отложений в топливных каналах тепловых двигателей.

Методы решения нестационарных задач рассматриваются и классифицируются в работах Беляева И.М. и Рядно А.А., Коздобы Л.А., Лыкова

А.В. [8, 57,58,81,82, 83].

Разработке и развитию точных аналитических методов решения краевых задач посвящены работы Диткина В.А., Лыкова А.В. и других исследователей [34,

35, 81, 82, 83]. Однако, при получении точных аналитических решений возникают большие математические трудности. В случаях нестационарных задач теплопроводности для многослойных конструкций решения сложны и малопригодны для практического применения.

Широкое распространение за последние годы получают численные методы

6, 30, 31, 85, 90] . Интерес к численным методам значительно повысился в связи с широким внедрением в научную практику ЭВМ. Однако численные метода решения задач тепломассопереноса при их универсальности требуют, как правило, значительных затрат машинного времени, трудоемки и сложны для анализа теплофизических процессов.

Разработке приближенных аналитических методов решения задач посвящены работы Акеева А.А., Галеркина Б.Г., Канторовича JI.B., Когана М.Г., Кудинова В.А., Цоя П.В. и др. исследователей [1, 48, 49, 50, 54, 55, 56, 69, 129, 140, 141, 142]. Из приближенных аналитических методов интенсивно разрабатываются и внедряются в расчетную практику прямые методы (вариационные и взвешенных невязок). Эти методы решения задач математической физики сводят решения систем дифференциальных и интегральный уравнений к решению систем алгебраических уравнений.

Приближенные аналитические методы удобны с точки зрения анализа получаемых решений и их дальнейшего использования, когда определение температурного поля является промежуточной стадией другого исследования, в котором требуется аналитическое описание поля температуры (расчет скорости химических реакций, определение термических напряжений и др.). Однако применение этих методов для исследования полей температур на нестационарных режимах в многослойных конструкциях требует их дальнейшего развития.

1.1. Методы решения задач нестационарной теплопроводности в многослойных конструкциях

Вопросам теоретического исследования нестационарной теплопроводности в многослойных конструкциях посвящены работы Беляева Н.М. и Рядно А.А., Идельсона A.M., Канторовича JT.B., Когана М.П. , Пеховича А.И. и Жидких В.М. и др. [8, 42, 48, 49, 55, 56, 104]. Однако имеется ограниченное число решенных задач указанного типа.

Вопрос о рациональном выборе координатных функций для метода Канторовича рассмотрен в работах [8, 12, 48, 55, 59, 140, 141]. В работе [8] приводится способ, позволяющий получать координатные функции, удовлетворяющие в среднем уравнению и граничным условиям, В ряде других работ приводятся координатные функции для частных случаев постановки задач. Сложность определения координатных функций состоит в том, что они должны удовлетворять следующим условиям: быть линейно независимыми, непрерывными и дифференцируемыми в рассматриваемой области, удовлетворять граничным условиям (или исходному дифференциальному уравнению). В случае решения контактных задач они должны удовлетворять ещё условиям сопряжения.

Кроме того, для построения координатных систем, дающих решение при использовании минимального количества приближений, необходимо привлекать физические соображения, т.е. определять функции в соответствии с особенностями задачи [141].

Тем не менее, несмотря на большое количество работ по выбору координатных систем, вопрос применения координатных систем с вышеперечисленными свойствами исследован недостаточно полно для составных тел, состоящих из трех слоев и более.

В монографии [122] для построения координатных систем используются асимптотические решения исследуемых краевых задач. При таком выборе координатных функций приближенное решение нестационарной задачи теплопроводности при больших значениях числа Фурье совпадает с точным решением. Это позволяет уже в первом приближении получать решения, хорошо совпадающие с точными результатами для Fo > 0,05. Однако при исследовании начального этапа нестационарного процесса при значениях числа Фурье менее 0,05 требуются приближения более высокого порядка, которые влекут за собой увеличение объема вычислительных работ.

1.2. Обзор работ по методам решения задач при течении жидкости в каналах

При решении задач теплообмена при турбулентном течении жидкости в каналах применяют полуэмпирические теории, связанные с развитием идей Прандтля и Кармана. Для получения замкнутой системы уравнений, определяющей турбулентное движение жидкости, используют соотношения, которые связывают турбулентные соотношения и среднюю скорость потока.

Вводя в рассмотрение путь смешения С , Прандтль вывел зависимость т = р ■£-— ду

Путь смешения для пограничного слоя принимают пропорциональным расстоянию от стенки С = к*у, где к - универсальная (к = 0,4).

Турбулентный тепломассоперенос зависит от касательного напряжения. Однако, в соответствии с выведенной зависимостью, для турбулентного напряжения турбулентный обмен в ядре канала, где незначительны градиенты скоростей, должен вырождаться. Это противоречит экспериментальным данным в соответствии с которыми в ядре потока турбулентность имеет место.

В работах Кейса В.М., Эккерта Э.Р. и Дрейка P.M. [53, 148] используется так называемая трехслойная схема, согласно которой все сечение потока условно разделяется на три участка: ламинарный подслой, где турбулентностью можно пренебречь, промежуточный слой, где учитывается как вязкое, так и турбулентное трение, и турбулентное ядро. В случае трехслойной схемы коэффициенты теплопроводности, вязкости и диффузии в переходной зоне и в турбулентном ядре определяются на основе экспериментов.

Недостатком трехслойной схемы является некоторая неопределенность в назначении по экспериментальным данным соотношения между значениями коэффициентов турбулентного обмена в переходной зоне и турбулентном ядре.

Теории пограничного слоя, тепломассообмену и трению в турбулентном пограничном слое посвящены работы Шерстюка А.Н., Шлихтинга Г. [145, 146]. В частности, в этих работах приведены зависимости для расчета толщины ламинарного и турбулентного пограничного слоя. Эти зависимости выведены без учета влияния температуры на вязкость и, как следствие, на распределение скорости потока по сечению канала.

Физические основы и методы расчёта температурных полей в турбулентных и ламинарных потоках жидкости, в том числе при наличии фазовых переходов, рассматриваются в работах Алдошина Г.Т., Богатыренко К.И., Бирюка В.В., Булева Н.И., Капиноса В.М., Кейса В.М., Лыкова А.В., Петухова Б.С., Цоя П.В. [2, 9, 10, 14, 15, 51, 53, 81, 82, 83, 102, 140, 141]. Из ряда работ, посвященных исследованию методов расчета тепломассопереноса при течении жидкостей в каналах, следует выделить работу Цоя П.В. [141]. В этой работе автор приводит приближенный метод расчета конвективного теплообмена при стабилизированном течении жидкости в трубах и других каналах, позволяющий сравнительно просто находить распределение температуры в потоке жидкости при разнообразных заданных температурных режимах на внутренней поверхности трубы. Путем введения функции распределения температуры ф (х, Fo) на смачиваемой поверхности трубы сопряженная задача сводится к решению задачи нестационарной теплопроводности относительно Т](х, у, z. Fo) для стенки трубы и внутренней задачи конвективного теплообмена относительно Т2(х, у, z. Fo) для потока жидкости при граничных условиях первого рода. Представление температурных полей по толщине стенки трубы и в потоке жидкости простыми аналитическими зависимостями позволило разработать эффективный метод решения сопряженных задач теплообмена. Для получения простых аналитических зависимостей при решении нестационарных задач теплообмена эффективным является метод совместного применения интегрального преобразования Лапласа и ортогональной проекции. Разработанными методами были решены задачи нестационарного теплообмена при стабилизированном течении жидкости в условиях скачкообразного изменения температуры стенки. С учетом различных входных функций внешнего температурного возмущения задачи решены для системы; внешняя среда, стенка канала, поток жидкости. Такие решения получены без учета аккумуляции тепла в стенках каналов. При таком допущении решения не могут быть использованы при исследовании прогрева потока жидкости в процессе запуска камеры сгорания, т.к. температура стенки в такой системе зависит от аккумулирующих свойств материала стенок и, как правило, изменяется по экспоненциальному закону.

1.3. Современное состояние вопроса в области исследования образования углеродистых отложений в топливных каналах

К настоящему времени объем достоверных сведений о термохимических механизмах разложения углеводородных топлив незначителен.

Общие вопросы физико-химических основ применения углеводородных топлив рассмотрены в работах Большакова Г.Ф., Дубовкина Н.Ф., Пискунова В.А., Русакова М.М., Саблиной З.А., Черткова Я.Б. и др. [11, 37, 105, 112, 118, 143]. Приводятся [37] фактические данные по термоокислительной стабильности топлив, характеризуемой массой образующихся осадков и смол, и данные по скорости забивки топливных фильтров, В области температур 160. 180 °С имеет место максимум по образованию осадков. При определении термоокислительной стабильности топлив в динамических условиях в при стенном слое при дальнейшем повышении температуры образуются пары топлива, в которое диффундирует растворенный в топливе кислород, и это, вероятно, приводит к уменьшению осадка. Образование осадков в большой степени зависит от концентрации растворенного в топливе кислорода и уменьшается при замещении кислорода азотом.

Вопросы окисления и стабилизации реактивных топлив рассматриваются в работе Денисова Е.Т, и Ковалева Г.И. [29] . Авторами изучен и доказан на примере целого ряда индивидуальных углеводородов цепной механизм жидкофазного окисления углеводородов. Изложена кинетика окисления топлив, предложена система кинетических характеристик окисляемости. Однако результаты этих исследований носят фундаментальный характер и требуют дальнейшей разработки и детализации с целью обеспечения возможности их применения в конкретных условиях.

Экспериментальное исследование процесса постепенного закоксовывания трубопроводов топливной системы при повышенных температурах выполнено А. Дж. Джиованетти и Г. Дж. Сетела [32]. Показано, что скорость образования углеродного слоя существенно зависит от температуры. На основе полученных экспериментальных результатов приведена схема кинетики окисления топлива и образования углерода. Вопросы непосредственного проектирования топливных систем с учетом устойчивости к протеканию процессов образования углеродистых отложений в литературе практически не рассматриваются.

ВЫВОДЫ

В целом по проделанному обзору можно сделать следующие выводы:

1. Точные аналитические решения задач нестационарной теплопроводности при сложных граничных условиях, как правило, приводят к громоздким и малопригодным для практического применения выражениям или же получаются при таких упрощающих допущениях, что точность решения оказывается неприемлемой.

2. Конечно-разностные методы решения задач теплообмена при их универсальности требуют значительных затрат машинного времени и объема памяти ЭВМ, сложны для анализа процесса теплообмена,

3. Для исследования нестационарных процессов теплообмена удобны с точки зрения анализа получаемых решений и их дальнейшего использования приближенные аналитические методы.

4. Эффективным с точки зрения получения простых аналитических зависимостей при решении нестационарных задач теплообмена является метод совместного применения интегрального преобразования Лапласа и ортогональной проекции.

5. При использовании вариационных методов для решения контактных задач теплопроводности в телах состоящих из трех слоев и более недостаточно глубоко проработан вопрос выбора координатных систем, точно удовлетворяющих граничным условиям и условиям сопряжения.

6. В настоящее время недостаточно глубоко выполнены исследования влияния нестационарных и стационарных режимов работы авиационного двигателя на образование кокса во внутренних полостях каналов топливной системы.

В соответствии с этими выводами в настоящей работе были поставлены следующие задачи:

1. Выполнить анализ методов решения нелинейных краевых задач нестационарной теплопроводности и получить решения задач нестационарной теплопроводности в многослойных конструкциях с несимметричными граничными условиями, таких как цилиндр дизельного двигателя, топливный трубопровод с теплоизоляцией и т.д. путём применением вариационного метода Канторовича.

2. Предложить метод построения координатных систем точно удовлетворяющих граничным условиям и условиям сопряжения при решении нестационарных задач теплообмена и теплопроводности для многослойных конструкций с использованием метода неопределённых коэффициентов.

3. Получить приближённое аналитическое решение задачи теплопроводности для многослойных конструкций при переменной во времени температуры среды с линейной, экспоненциальной и гармонической функцией температуры внешней среды.

4. На основе метода построения координатных систем предложить приближённые аналитические методы решения задач теплообмена при ламинарном и турбулентном течении жидкости.

5. Разработать математическую модель и получить аналитическое решение для определения скорости изменения концентрации растворённого в топливе кислорода, активных радикалов и микрочастиц твёрдой фазы в зависимости от г распределения температуры.

6. Провести исследование влияния параметров, таких как количество включений камеры сгорания и распределения температуры в теплонапряжённых элементах газотурбинного двигателя, на образование углеродистых отложений. На этой основе разработать мероприятия по уменьшения времени специальных испытаний по проверке работоспособности камер сгорания при увеличении ресурса газотурбинных двигателей или при изменении марки топлива;

7. Выбрать типы и разработать методики нанесения защитных покрытий омываемых поверхностей от отложений накипи и коррозии. Провести экспериментальные исследования влияния на образование углеродистых отложений покрытия омываемых углеводородами поверхностей эмалью ЭВ-300-60М;

8. Выполнить исследования поля температуры на нестационарных режимах в стенке цилиндра дизеля 10ДН20,7/2*25,4.

Заключение диссертации по теме «Тепловые двигатели», Росляков, Алексей Дмитриевич

ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ В результате выполненного комплекса теоретических и экспериментальных исследований решена важная научно-техническая проблема повышения эффективности и ресурса тепловых двигателей путём разработки и внедрения методов обеспечения эксплуатационных характеристик теплонагруженных элементов на основе моделирования нестационарной теплопроводности, в том числе получено:

1. С целью совершенствования приближенных аналитических методов решения нестационарных задач теплообмена и теплопроводности для многослойных конструкций разработан новый метод построения координатных систем точно удовлетворяющих граничным условиям и условиям сопряжения. Координатные системы построены с использованием метода неопределённых коэффициентов и с учётом симметричных и несимметричных граничных условий первого, второго и третьего рода.

2. Усовершенствованы приближённые аналитические методы решения задач теплопроводности для многослойных конструкций при переменной во времени температуры среды с линейной, экспоненциальной и гармонической функцией температуры внешней среды. Получены аналитические зависимости для исследования теплового состояния многослойных элементов топливных систем тепловых двигателей на нестационарных режимах при конкретных теплофизических и геометрических параметрах. Результаты расчёта сравнены с известными тестовыми решениями. Разница результатов решения не более 5 %.

3. На основе теоретических исследований с применением метода построения координатных систем усовершенствованы приближённые аналитические методы решения задач теплообмена при ламинарном и турбулентном течении жидкости. Получены универсальные характеристики в безразмерных координатах зависимости избыточной относительной температуры от относительной координаты. Установлено, что при малых значениях безразмерной координаты (О < z < 0,02) целесообразно использовать интегральный метод теплового баланса, а для значений 0,02 < z < ос - вариационный метод JI.B. Канторовича.

4. На основе теоретических и экспериментальных исследований установлен механизм образования углеродистых отложений на стенках топливных каналов. Разработана математическая модель и впервые получено аналитическое решение для определения скорости изменения концентрации растворённого в топливе кислорода, активных радикалов и микрочастиц твёрдой фазы в зависимости от распределения температуры.

5. Проведено исследование влияния количества включений камеры сгорания и распределения температуры в стенках каналов и в потоке топлива на образование углеродистых отложений. По результатам исследований разработаны рекомендации по созданию методик проведения специальных кратковременных испытаний, предназначенных для проверки работоспособности тепловых двигателей при увеличении ресурса, при внедрении изменений в конструкцию или при изменении марки топлива.

6. Выявлен механизм зарождения центров и дальнейшего развития процессов образования отложений накипи и углеродистых отложений. Существенным фактором при этом является наличие процесса пузырькового кипения. В зонах отрыва пузырьков происходит интенсификация подвода среды, из которой формируются отложения на охлаждаемой поверхности. Участки с накипью, в свою очередь, уменьшают теплоотдачу и приводят к дальнейшей интенсификации процесса пузырькового кипения и, как следствие, к более интенсивному процессу образования накипи.

7. Для уменьшения углеродистых отложений обоснованы типы и разработаны методы нанесения защитных покрытий. Экспериментальным путём доказана эффективность покрытия омываемых углеводородами поверхностей эмалью ЭВ-300-60М или покрытия тонким слоем алюминия путём алитирования. Скорость образования углеродистых отложений на поверхности покрытой эмалью при температуре стенки 100.300 °С в 8. 10 раз меньше, а при температуре 650.750 °С - в 50.60 раз меньше, чем на образцах без покрытия. Алитирование внутренней поверхности также повышает устойчивость трубопровода к процессам образования углеродистых отложений в 2.2,5 раза.

8. Разработана методика расчёта поля температуры в цилиндровой втулке дизеля на нестационарных и стационарных режимах с учётом реально существующих толщин накипи. Анализ сходимости экспериментальных данных и результатов расчёта температуры цилиндровой втулки дизеля 10ДН20,7/2*25,4 показывает удовлетворительную сходимость. Разница значений температур на нестационарных режимах не более 5 %. На основании исследований выявлен механизм образования трещин на цилиндровой втулке дизеля 10ДН20,7/2*25,4. Из-за образования отложений накипи возникают большие градиенты температуры в районе адаптерных отверстий и, как следствие, возникают высокие термические напряжения, которые приводят к возникновению трещин.

9. Разработаны схемы трубопроводов подачи топлива в тепловые двигатели, устойчивые к процессам образования углеродистых отложений. Совместное применение теплоизоляции и организации закрутки потока топлива приводит к сокращению времени процесса при температуре топлива более 135 °С и соответственно уменьшению количества углеродистых отложений в 4 раза.

10. Разработана методика исследования теплового состояния корпуса распылителя топливной форсунки дизеля. Выявлены причины и предложены мероприятия по снижению интенсивности образования углеродистых отложений в полости распылителя, которые в свою очередь приводят к заклиниванию иглы. Внешнюю поверхность корпуса распылителя, которая находится в цилиндре дизеля, целесообразно покрывать эмалью, а внутреннюю поверхность распылителя алитировать.

11. Разработаны типовые конструкции элементов системы приготовления и подачи водо-топливной эмульсии в цилиндры дизеля. Применение водо-топливной эмульсии на режимах приработки при реостатных испытаниях дизеля позволяют снизить теплонапряжённость и механические нагрузки на цилиндро-поршневую группу. Это позволяет сократить время приработки в 1,5.2 раза.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Росляков, Алексей Дмитриевич, 2005 год

1. Акаев А.А., Дульнев Г.Н. К вопросу о повышении точности первых приближений вариационного метода Л.В. Канторовича в применении к краевым задачам стационарной теплопроводности. Изв. АН СССР, Энергетика и транспорт, 1972, №1, с. 154. 158.

2. Алдошин Г.Т., Жук К.П„ Шляхина В.И. Сопряженная задача теплообмена при течении-жидкости в канале. В кн.: Тепло- и массоперенос. М.: 1968. т. I, с. 577.589.

3. Алифанов О.М. Обратные задачи теплообмена, М.: Машиностроение. 1988. -280 с.

4. Бабенкова Л.И. Математическое моделирование и исследование процессов теплообмена в движущихся средах применительно к нагревательным устройствам и аппаратам: Дис. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. -Куйбышев, 1979.-211 с.

5. Бабенкова Л.И., Темников А.В. Исследование температурных полей в электронагревателях при турбулентном течении газа. В сб. Моделирование задач теплофизики, ин-т мат-ки АН СССР. Киев: 1973.

6. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы; Учебное пособие. -М.: Наука. Гл. ред. физ. -мат, лит., 1987. 600 с.

7. Велик Р,В., Тапилин В.М. О механизме и кинетике процесса образования пироуглерода. ХТТ, 1974. №1, с. 141.

8. Беляев И.М„ Рядно А.А. Методы нестационарной теплопроводности. М.: Высш. школа, 1978. - 328 с.

9. Бирюк В.В. Математическая модель теплообменника-газификатора криогенного топлива. Труды СНТК им. Н.Д. Кузнецова. Самара: ИПО СГАУ, 2001. С. 133.169.

10. Богатыренко К.И., Ильченко О.Т., Прокофьев В.Е. К решению задач нестационарного теплообмена тела и обтекающего его потока жидкости. ИФЖ, 1972. 23,4, с. 727.

11. Большаков Г.Ф., Гулин Е.И., Торичиев Н.И. Физико химические основы применения моторных, реактивных и ракетных топлив. - JL: Химия, 1965. -272с.

12. Бровкин JI.A., Гузов JI.A. Инженерный расчет нагрева многослойной пластины при граничных условиях 1ш -рода. Изв. вузов СССР Энергетика, 1985, №9, с. 94.97.

13. Булавин П.Е., Кащеев В.М. Решение неоднородного уравнения теплопроводности для многослойных тел. ИФЖ, 1964, 7, с.71 .77.

14. Булеев Н.И. и др. Расчет температурного поля в турбулентном потоке жидкости в круглой трубе на термически начальном участке. Теплофизика высоких температур, 1966, т. 4, с. 540.555.

15. Булеев Н.И. Теоретическая модель механизма турбулентного обмена в потоках жидкости, -;Сб. Теплопередача, изд-во АН СССР, 1962.

16. Бутковский А.Г. Теория оптимального управления системами с распределенными параметрами. М.: Наука, 1965, - 474с.

17. Вапник В.Н, Восстановление зависимостей по эмпирическим данным. М.: Наука, 1979.

18. Варгафтик Н.Б. и др. Теплопроводность газов и жидкостей. М.: Стандарты, 1970.-156 с.

19. Видин Ю.В., Пшеничников В.А. Теплопроводность многослойного плоского тела в стадии регулярного режима. Изв. АН СССР, Энергетика и транспорт, 1973, №4, с. 148. 151.

20. Володин А.И. Научные основы и пути повышения качества технического обслуживания и ремонта тепловозов. Дис. докт. техн. наук. Омск, 1990.497 с.

21. Волынский В.А., Бухман В.Е. Модели для решения краевых задач. -М.: Физматгиз, 1960. 451 с.

22. Вулис JI.A. О взаимоналожениях молекулярных и молярных эффектов в переходной области течения. В кн. Тепло- и массоперенос, т. 3, М. -Д.: Госэнергоиздат, 1963. с. 35.40.

23. Галин Н.М. Расчет температурного режима труб с неравномерным обогревом по внешнему периметру. Теплоэнергетика, 1978. №2, с. 10. 12.

24. Галин Н.М., Кириллов Л.П. Тепломассообмен (в ядерной энергетике): Учеб. Пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 376 с.

25. Гинзбург И.П. Анализ и пути развития полуэмпирических теорий турбулентного пограничного слоя. Тепло- и массоперенос, т. II, Материалы дискуссии на III всесоюзном совещании по тепло- и массообмену. -Минск, 1969, с. 34.60.

26. Грищенко А.В. Повышение производительности и топливной ЭКОНОМИЧНОСТИ тепловозов средствами микропроцессорной техники. Автореф. дис. докт. техн. наук. Санкт-Петебург, 1995.-362 с.

27. Гухман А.А. Применение теории подобия к исследованию процессов тепло- массообмена. Изд. 2-е, перераб. И доп. М.: Высшая школа, 1974. -328 с.

28. Девятов Б.Н. Теория переходных процессов в технологических аппаратах с точки зрения задач управления. Новосибирск: СО АН СССР. 1964. - 322 с.

29. Денисов Е.Т., Ковалев Г.К. Окисление и стабилизация реактивных топлив. М.: Химия, 1983.-269 с.

30. Демидович К.А. и др. Численные методы анализа. -М.: "Наука", 1967. -368 с.

31. Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики. -М.: "Наука", 1966.-664 с.

32. Джованетти А.Дж., Спадаччини Л.Дж., Сетела Г.Дж. Аэрокосмическая техника, 1986, №6, с. 164. Л72.

33. Дилигенский Н.В., Бабенкова Л.И. Об одной сопряжённой задаче теплообмена для подвижных сред В сб.: Теплофизика и оптимизация тепловых процессов. Куйбышев, КПтИ, 1976, вып. 2, с. 19.22.

34. Диткин В.А., Прудников А.П. Операционное исчисление. -М.: Высшая школа, 1975. -407 с.

35. Диткин В.А., Прудников А.П. Интегральные преобразования и операционное исчисление. -М.: Физматгиз, 1962. 524 с.

36. Драйцер Г.А., Кузьминов В.А. Расчет разогрева и охлаждения трубопроводов. -М.: Машиностроение, 1977. - 126 с.

37. Дубовкин Н.Ф. и др. Физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив. Справочник. М.: Химия, 1985. - 240 с.

38. Жук И.П. К расчету температурного поля в многослойной стенке. ИФЖ, 1962, №10, с. 100. 103.

39. Заболоцкая Н.С., Коваль Ю.Б., Шарнопольская Е.Т. Продольный перенос тепла в стенке компактного теплообменника. Изв. вузов. Машиностроение, 1979. №8, с. 76.80.

40. Зайцев В.Ф., Полянин А.Д. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям: Точные решения. М.: Физматлит, 1995. -560 с.

41. Зенкевич 0. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. - 541 с.

42. Идельсон A.M., Ильин В.М. К вопросу об имитации нестационарного теплового состояния элементов турбины при стендовых циклических испытаниях. // Вестник СГАУ / Серия: Проблемы и перспективы развития двигателестроения, часть 2. Самара, 1999. С. 200.204.

43. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. Изд. 2-е. -М.: Энергия, 1969. -440 с.

44. Кавтарадзе Р.З. Локальный теплообмен в поршневых двигателях: Учеб. Пособие для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 592 с.

45. Калинин Э.К. и др. Методы решения сопряженных задач теплообмена. М.: Машиностроение, 1983. - 232 с.

46. Камке Э. Справочник по дифференциальным уравнениям в частных производных первого порядка, М.: Наука, 1973. - 320 с.

47. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. -М.: Наука, 1976, 576 с.

48. Канторович JI.B. Использование идеи метода Галёркина в методе приведения к обыкновенным дифференциальным уравнениям. Прикладная мат. и мех. 6, № 1, 1942, с. 31.40.

49. Канторович J1.B., Крылов В.И. Приближенные методы высшего анализа. -М.: Физматгиз, 1962. 707с.

50. Канторович J1. В. Функциональный анализ и прикладная математика. -УМН, Ш, № 6 /28/, 1948. С.50.53.

51. Капинос .В.М., Слитенко А.Ф., Тарасов А.И. Исследование нестационарного конвективного теплообмена в каналах. Теплоэнергетика, 1977, №7, с. 68.70.

52. Карташев А.П., Рождественский Б.Л. Обыкновенные дифференциальные уравнения и основы вариационного исчисления. М.: Наука, 1976. - 255 с.

53. Кейс В.М. Конвективный тепло- и массообмен. М.: Энергия , - 448 с.

54. Келдыш М.В. О методе Б.Г. Галёркина для решения краевых задач, Изв. АН СССР, сер. матем., 1942, 6, № 6, с. 253.255.

55. Коган М.Г. Применение методов Галёркина и Канторовича в теории теплопроводности. В сб.: Исследование нестационарного тепло- и массообмена, Минск, с. 42.51.

56. Коган М. Г. .Нестационарная теплопроводность в слоистых телах. -Журнал технической физики, 1957, 27,.№ 3, -с. 522.531.

57. Коздоба. Л.А. Методы решения нелинейных задач теплопроводности. М.: Наука, 1975.-223 с.

58. Коздоба Л.А. .Решение нелинейных задач теплопроводности. Киев: Наук. Думка, 1967. 136 с.

59. Коноплев И.Д. и др. Математическое моделирование процессов тепло- и массопереноса в теплотехнических объектах. "Применение машинных методов для решения инженерных задач теории поля", Наукова думка, Киев, 1976. с. 155.162.

60. Копелев С.З., Куров С.В. Тепловое состояние элементов конструкций авиационных двигателей. -М.: Машиностроение, 1978. -208 с.

61. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1984. - 831 с.

62. Корольков Б.П. Специальные функции для исследования динамики нестационарного теплообмена. М.: Наука, 1976. - 166 с.

63. Коссов Е.Е. Оптимизация работы тепловозного дизель-генератора //Тр. Моск. ин-т инж. ж.-д. транспорта. -1982.-Вып.700.- С. 8.22.

64. Коссов Е.Е., Сухапаров С.И. Оптимизация режимов работы тепловозных дизель-генераторов. -М.: Интнкст, 1999. -184 с.

65. Кошкин В.К., Калинин Э.К. Теплообменные аппараты и теплоносители. -М.: Машиностроение, 1971. 250 с.

66. Кошляков Н.С. и др. Уравнения частных производных математической физики. Учеб. пособие для мех.-мат. фак. ун-тов. М.: «Высшая школа», 1970. -712 с.

67. Кудинов В.А., Карташов Э.М., Калашников В.В. Аналитические решения задач тепломассопереноса и термоупругости для многослойных конструкций: Учеб. пособие для вузов. -М.: Высш. шк., 2005. 430 с.

68. Кудинов В.А., Калашников В.В., Карташов Э.М. и др. Тепломассоперенос и термоупругость в многослойных конструкциях. М.: Энергоатомиздат, 1997. - 426 с.

69. Кудинов В.А., Росляков А.Д. Построение координатных систем при решении задач теплопроводности для многослойных конструкций, Изв. вузов. Авиационная техника, 1986, №3, с. 66.69.

70. Кудинов В.А., Росляков А.Д. Приближенные методы решения нестационарных задач теплопроводности для многослойных конструкций. -Изв. ВУЗов, Энергетика, 1987, № 12, с. 63.67.

71. Кудинов В.А.„ Росляков А.Д. Приближенный расчет теплообмена при турбулентном течении жидкости. В кн.: Математическое моделирование теплообмена в технологических процессах и установках. /Сб. науч. труд. КПтИ, Куйбышев: 1987. с. 21.30.

72. Кудинов В.А., Росляков А.Д. Приближенное решение задачи теплообмена при ламинарном течении в плоскопараллельном канале. В кн. Высокотемпературные охлаждаемые газовые турбины двигателей летательных аппаратов: Межвуз. сб. Казань: КАИ, 1987. с. 31.37.

73. Кудинов В.А., Кудинов А.А., Росляков А.Д. Приближённые решения задач теплопроводности для многослойных конструкций при переменных во времени граничных условиях. Инж. физический журнал Минск: т.51, N1, 1986. деп. ВИНИТИ, №1182-В 86 -18 с.

74. Кудинов В.А., Росляков А.Д., Смагин Н.В. Приближённое решение нестационарных задач теплопроводности для многослойных тел с переменными свойствами. Инж. физ. журнал, т.56 № 1.- Минск: 1989. Деп. ВИНИТИ, № 6160-В88. 15 с.

75. Кудинов В.А., Росляков А.Д., Воробьёв Б.В. Денисов Ю.А. Решения нестационарных трёх мерных задач теплопроводности для многослойных тел. Изв. АН СССР, Энергетика и транспорт, М.: 1991, № 3.

76. Кудинов В.А., Росляков А.Д., Пеньков В.Ф., Денисов А.Ю. Приближённые решения двумерных задач нестационарной теплопроводности для многослойных конструкций. Инж. физ. журнал Минск: т. 56 № 1, 1991.

77. Литвин A.M. Теоретические основы теплотехники, изд. 6-е, перераб. и доп. М.: Энергия, 1969. - 328 с.

78. Лыков А.В., Перельман Т.П. О нестационарном теплообмене между телом и обтекающим его потоком жидкости. В кн. : Тепло- и массообмен тел с окружающей средой. Минск, 1965. с. 2.4.

79. Лыков А.В. Теория теплопроводности. -М.: Высшая школа, 1967. 599 с.

80. Лыков А.В. Тепломассообмен. Справочник. М.: Энергия, 1978. - 480 с.

81. Лыков А.В., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса -М.: Госэнергоиздат, 1963. 535 с.

82. Магарил Р.З. Теоретические основы химических процессов переработки нефти. Л.: Химия, 1985. - 260 с.

83. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики: Учебн. пособие. — 3-е изд., перераб. и доп. М.: Наука Гл. ред. Физ.-мат. лит., 1989. - 608 с.

84. Мацевитый Ю.М. Эффективность методов и средств решения ряда важных промышленных тепловых задач. Применение машинных методов для решения инженерных задач теории поля. "Наукова думка", Киев: 1976. с. 58.63.

85. Митчелл Э., Уэйт Р. Методы конечных элементов для уравнений с частными производными. М.: Мир, 1981. - 216 с.

86. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. -М.: Энергия, 1977. -344 с.

87. Михлин С.Г., Смолицкий Х.Л. Приближенные методы решения дифференциальных и интегральных уравнений. М.: "Наука", 1965. - 250 с.

88. Михлин С.Г. Численная реализация вариационных методов. М.: Физматгиз, 1966. - 430 с.

89. Михлин С.Г. Вариационные методы в математической физике. М.: Наука, 1970.- 540 с.

90. Мишарин А.С. Основные направления развития научно-технического прогресса отрасли. //Железнодорожный транспорт. 2000. № 3, С.

91. Мучник Г.Ф., Рубашов И.Б. Методы теории теплообмена, ч. I. Теплопроводность. М.: Высшая школа, 1970. 288 с.

92. Модель теплоотдачи при кипении. Росляков А.Д., Носов А.Н. Сб. докладов региональной научно-практической конференции «Новейшие достижения науки и техники на железнодорожном транспорте». Челябинск, ЮУЖД, 2004. С. 48.56.

93. Нестационарный теплообмен. Кошкин В.К., Калинин Э.К., Драйцер Г.А., Ярхно С.А. -М.: Машиностроение, 1973. -326 с.

94. Никулин В.А. Модель теплообмена в турбулентном пограничном слое с регулярной микроструктурой. В сб. "Высокотемпературные охлаждаемые газовые турбины летательных аппаратов", Казань: 1986. с. 57.64.

95. Носырев Д.Я., Скачкова Е.А., Росляков А.Д. Роторно-диспергирующий аппарат. Патент на полезную модель № 35081 от 19 августа 2003 г.

96. Носырев Д.Я., Скачкова Е.А., Росляков А.Д. Выбросы загрязняющих веществ тепловозными дизелями в условиях эксплуатации. Учебное пособие для студентов специальности 150700 Локомотивы. - Самара: СамГАПС, 2003. -102 с.

97. Носырев Д.Я., Скачкова Е.А., Росляков А.Д. Перемешивающее устройство. Патент на полезную модель № 38300 от 24 февраля 2004 г.

98. Петухов Б.С. Теплообмен и сопротивление при ламинарном течении жидкости в трубах. М.: Энергия, 1967. - 412 с.

99. ЮЗ.Петраковский С.С. Снижение расхода энергоресурсов принесет большой доход //Локомотивы. -1998.- №3. С. 4.6.

100. Пехович А.И., Жидких В.М. Расчеты теплового режима твердых тел. Л.: Энергия, 1976. - 362 с.

101. Пискунов В.А., Зрелов В.Н. Влияние топлив на надежность реактивных двигателей и самолётов. М.: Машиностроение, 1978. 270 с.

102. Попов B.C. Переходные процессы в конвективных теплообменниках с параллельным током теплоносителя. ИФЖ, 1981, т. 40, № 1, с. 95.96.

103. Похоример В.Л. О расчете динамики прогрева элементов термического оборудования. Теплоэнергетика, 1974, № 8, с. 53.55.

104. Похоример З.Л., Викулов В.А. Моделирование прогрева деталей энергетического оборудования, имеющих цилиндрическую конфигурацию. -Теплоэнергетика, 1971, №1, с. 46.52.

105. Росляков А.Д. Разработка приближённых методов расчёта и экспериментальное определение эффективных тепловых режимов топливной системы газотурбинного двигателя: Дис. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. Куйбышев, 1990. - 149 с.

106. Проблемы теплообмена, под ред. П.Л. Кириллова. - М.: Атомиздат, 1976. С. 41 .57.

107. Просвиров Ю.Е. Проблемы совершенствования систем диагностирования тепловозных дизелей. Дис. д-р техн. наук. Самара, СамИИТ, 1999. -120 с.

108. Русаков М.М., Павлов Д.А. Окисление СО и СН в сильнозабалластированных отработавших газах ДВС подачей вторичного воздуха. XIII Симпозиум по горению и взрыву. Черноголовка: Российская АН, Институт проблем химической физики (ИПХФ), 202. - С. 212.

109. Росляков А.Д. Теплообмен в двигателях внутреннего сгорания. Самара: СамГАПС, 2004.-157 с.

110. Росляков А.Д., Левичев Н.И., Кудинов В.А. Система подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя. А.с. 1434873 от 24 декабря 1988 г.

111. Росляков А.Д., Яновский Л.С. и др. Способ химико-термической обработки внутренней поверхности трубопроводов. А.с. 1649825 от 15 января 1991 г.

112. Росляков А.Д., Левичев и др. Система подачи топлива в форсажную камеру сгорания двухконтурного газотурбинного двигателя. А.с. 1633892 от 8 ноября 1990 г.

113. Росляков А.Д., Яновский Л.С. и др. Топливный трубопровод газотурбинного двигателя. А.с. 1520961 от 8 июля 1987 г.

114. Саблина З.А. Состав и химическая стабильность моторных топлив. М.: «Химия», 1972. - 592 с.

115. Серов Е.П., Корольков Б.П. Динамика процессов в тепло-массообменных аппаратах. М.: Энергия, 1967. - 167 с.

116. Симбирский Д.Ф. Температурная диагностика двигателей. Киев: изд. "Техника", 1976.-208 с.

117. Смольский Б.П., Сергеева Л.А., Сергеев В.П. Нестационарный теплообмен. Минск: Наука и техника, 1974. -157с.

118. Спэрроу Е.М., Хаджи-Шейх А. Исследование нестационарного и стационарного процессов теплопроводности в телах произвольной формы с произвольно заданными начальными и граничными условиями. Теплопередача, 1968, № I, с. 109. 115.

119. Структура турбулентного потока и механизм теплообмена в каналах. Ибрагимов М.Х., Субботин В.П., Бобков В.П. и др. М.: Атомиздат, 1978. -238 с.

120. Сукомел А.С., Величко В.И., Абросимов Г.А. Теплообмен и трение при турбулентном течении газа в коротких каналах. М.: Энергия, 1979. - 216 с.

121. Тартаковский Э.Д. Совершенствование технологии технического обслуживания локомотивов. //Железнодорожный транспорт. -1981.- № 9. -С. 52.54.

122. Темкин А.Г. Обратные задачи теплопроводности. М.: Энергия, 1973. -464 с.

123. Темников А.В., Игонин В.И., Кудинов В.А. Приближенные методы решения задач теплопроводности: / Учебное пособие/ Куйбышев, 1982. - 90 с.

124. Темников А.В. Современные методы математического моделирования и решения задач теплопроводности: Учебное пособие. Куйбышев: 1984. - 90 с.

125. Теплофизические свойства некоторых авиационных топлив в жидком и газообразном состоянии. Сб. статей. Под ред. Н.Б. Варгафтика. -М.: Оборонгиз, 1961. вып. 132. 160 с.

126. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник/ Под общ. ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. М.: Энергоиздат, 1982. 546 с.

127. Теснер П.А. Кинетика образования пироуглерода. ХТТ, 1983. №5, с. 111.118.

128. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. Изд. 5-е, стереотипное, учеб. пособие для высших уч. заведений, Гл. ред. Физ.-матем. лит. изд. «Наука», М.: 1977. 736 с.

129. Тепловозные двигатели внутреннего сгорания: Учебник для вузов / А.Э. Симеон, А.З. Хомич, А.А. Куриц и др. М.: Транспорт, 1987. -536 с.

130. Фаин А.М, Применение вариационного метода для решения задач теплопроводности с внутренними источниками тепла. ИФЖ, 1969, 16, № 5, с. 668.675.

131. Федоткин И.М., Айзен A.M. Об одном способе решения задач теплопроводности с неидеальным тепловым контактом. Изв. вузов АН СССР, Энергетика и транспорт, 1973. № I, с. 158. 162.

132. Физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив: Справочник/ Дубовкин Н.Ф., Маланичева В.Г., Массур Ю.П., Федоров Е.П. -М.: Химия, 1985.-240 с.

133. Хинце И.О. Турбулентность. Пер. с англ. М.: Физматгиз, 1963. — 360 с.

134. Хорольский В.М„ Ильин В.М. Интегральный метод расчета температурных полей в твердом теле с нелинейными граничными условиями. В сб.: Теплофизика технологических процессов. Куйбышев, КПтИ, 1980. - с. 21 .28,

135. Цой П.В. Методы расчета отдельных задач теплопереноса. М.: Энергия, 1971.- 383 с.

136. Цой П.В. Методы расчета задач тепломассопереноса. М.: Энергоатомиздат, 1984.-423 с.

137. Цой П.В., Негматов Т.Н. Теплообмен при ламинарном и турбулентном течениях жидкости в круглой трубе. В сб. АН УССР, Теплофизика и теплотехника, 1977. вып.ЗЗ, изд. Наукова думка, с. 54. .60.

138. Чертков Я.Б., Спиркин В.Г. Применение реактивных топлив в авиации. М.: Транспорт, 1974. 160 с.

139. Швец М.Е. О приближенном решении некоторых задач гидродинамики пограничного слоя. -"Приклад, матем. и мех.", т. 13, №3, 1949. с. 21.28.

140. Шерстюк А.Н. Турбулентный пограничный слой. -М.: Энергия, 1974.-272с.

141. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. Пер. с англ. М.: Наука, 1974. -711 с.

142. Шлыков Ю.П., Галун Е.А., Царевский С.Н. Контактное термическое сопротивление. М.: Энергия, 1977. 328 с.

143. Эккерт Э.Р., Дрейк P.M. Теория тепло- и массообмена. Пер. с англ. под ред. А.В. Лыкова. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961. 680 с.

144. Экологическая безопасность тепловозных дизелей в эксплуатации: Учебное пособие для студентов специальности 150700 Локомотивы/ Д.Я. Носырев, Е.И. Сковородников, Е.А. Скачкова, А.Д. Росляков - Самара: СамГАПС, 2004. - 139 с.

145. Энергетическая стратегия железнодорожного транспорта на период до 2010 года и на перспективу до 2020 года. М.: Открытое акционерное общество «Российские железные дороги». 2004. 14 с.

146. Е. Янке, Ф. Эмде, Ф. Лёш. Специальные функции. Формулы, графики, таблицы. М.: «Наука», 1977. - 344 с.

147. Яновский Л.С. и др. Горюче-смазочные материалы для авиационных двигателей. /Казанский Государственный Технический Университет им. А.Н. Туполева, Казань. 2002. 400 с.

148. Яновский Л.С., Сапгир Р.Б., Росляков А.Д. Моделирование эксплуатационных характеристик топливных коллекторов ГТУ. Материалы всесоюзной межвузовская конференции по газотурбинным и комбинированным установкам, М.: МВТУ им. Баумана, 1991.

149. Szetele E.J., Giovanetti A.J. ASME Paper, № 85, GT-130, Presented at. The 1985. Beijend International Gas Turbine Symposinm and Exposition, September 1.7, 1985.

150. Spadacieni L.G., Szetele E.J.,"Approaches to the Prevaporized Premixed Combustor Concept for Gas Turbines" ASME paper 75 GT-85, 1975.

151. Szetela E., Giovanetti A. Fuel Deposit Characteristics at Low Velocity. ASME Paper. № 85, 1985.