Nghiên cứu sự tương tác giữa các hệ thống kỹ thuật tại Đại học Thái Nguyên

Tăng áp là phương pháp chính để nâng cao công suất động cơ diesel. Bằng cách nén không khí trước khi đưa vào xi lanh, mật độ không khí tăng lên, dẫn đến lượng không khí nạp vào tăng. Điều này trực tiếp làm tăng công suất động cơ. Tăng áp ít được sử dụng cho động cơ xăng vì dễ gây kích nổ. Động cơ tăng áp giúp giảm suất tiêu hao nhiên liệu khoảng 3-10%. Để giảm nhiệt độ sau khi nén, động cơ thường có thêm hệ thống làm mát trung gian.

Sau khi tăng áp hệ thống, các thông số chỉ thị của động cơ thay đổi rất ít, nhưng các thông số có ích như hiệu suất có ích và suất tiêu hao nhiên liệu có ích lại thay đổi nhiều so với trước khi tăng áp. Bản chất thay đổi của hiệu suất cơ giới phụ thuộc chủ yếu vào hệ thống tăng áp. Công suất tổn thất của động cơ ít phụ thuộc vào phụ tải mà chủ yếu phụ thuộc vào số vòng quay của động cơ.

Để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của động cơ, giữa piston và xi lanh luôn có khe hở. Tuy nhiên khi nghiên cứu về tương tác hệ thống giữa piston và xi lanh người ta đưa ra các mô hình nghiên cứu khác nhau tùy theo mục đích. Có mô hình không có khe hở, không có tương tác. Mô hình có khe hở, không tương tác và mô hình có khe hở, có tương tác.

Trong tài liệu, phương trình vi phân mô tả chuyển động phụ của thân piston khi có khe hở và không tương tác (1.14) được đề cập. Để mô tả chuyển động phụ của thân piston khi có tương tác cần bổ sung lực tương tác vào phương trình. Việc xây dựng mô hình khảo sát chuyển động phụ dựa trên các giả thiết cụ thể về chuyển động của piston và cấu trúc xi lanh. Màng dầu bôi trơn trong khe hở đóng vai trò môi trường trung gian truyền lực tương tác.

ANSYS là một phần mềm mạnh mẽ được sử dụng rộng rãi trong các bài toán kỹ thuật. Nó cung cấp nhiều module cho phép mô phỏng các hiện tượng vật lý khác nhau như cơ học kết cấu, truyền nhiệt và động lực học chất lỏng. Các module chính bao gồm thiết kế hình học, tạo lưới, thiết lập bài toán và xử lý kết quả. Sơ đồ khối giải bài toán kỹ thuật bằng phần mềm ANSYS bao gồm các bước: tiền xử lý, giải và hậu xử lý.

Việc thay đổi khe hở giữa piston và xi lanh khi kể đến phụ tải nhiệt là rất quan trọng. Khảo sát biến dạng và sức bền cặp piston – xi lanh và kết quả. Xây dựng mô hình khảo sát và kết quả trạng thái ứng suất và biến dạng xi lanh. Xây dựng mô hình khảo sát và kết quả trạng thái ứng suất và biến dạng piston. Dữ liệu về khe hở giúp đánh giá khả năng bôi trơn và giảm thiểu mài mòn.

GT-Suite được sử dụng để mô phỏng quá trình cháy, tính toán nhiệt và mô phỏng hệ thống nạp xả. GT-Suite cũng được dùng trong việc lựa chọn cụm turbin-máy. GT-Power là một công cụ mạnh mẽ để mô phỏng và phân tích động cơ đốt trong. Nó cho phép dự đoán hiệu suất, khí thải và các thông số vận hành khác.

Các kết quả về ứng suất và biến dạng có thể được sử dụng để đánh giá độ bền của piston và xi lanh. Các phương pháp phân tích hệ thống độ tin cậy có thể được sử dụng để dự đoán tuổi thọ của các thành phần. An toàn hệ thống cũng là một yếu tố quan trọng cần xem xét khi đánh giá thiết kế.

Nghiên cứu tương tác hệ thống kỹ thuật đóng vai trò then chốt trong việc phát triển các hệ thống cơ khí hiệu quả và bền bỉ. Nó giúp hiểu rõ hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất, độ tin cậy và tuổi thọ của các hệ thống. Từ đó, các nhà thiết kế có thể đưa ra các quyết định sáng suốt để tối ưu hóa thiết kế và vận hành.

Trong tương lai, nghiên cứu về tương tác hệ thống kỹ thuật số sẽ tập trung vào việc phát triển các mô hình hệ thống phức tạp chính xác hơn, kết hợp các kỹ thuật học máy để dự đoán hành vi của hệ thống và tích hợp các hệ thống tự động để kiểm soát hệ thống thời gian thực. Điều này sẽ mở ra những cơ hội mới để cải thiện hiệu suất, độ tin cậy và an toàn của các hệ thống cơ khí.