Г. Г. Калишем изучался и теоретически описан нестационарный процесс подачи топлива в системах непосредственного действия. В его основу были положены два основных фактора, обусловливающих специфику этого процесса.
Во-первых, это первостепенное влияние сжимаемости топлива на продолжительность, давление и величину подачи. Для расчета процесса топливоподачи потребовалось определение физических свойств дизельных топлив. Эту работу проводили и другие ведущие специалисты МГТУ. Интересно отметить то, что полученные ими в 30-х 50-хгодах данные и расчетные соотношения с успехом используются и сегодня. Так, помимо соотношений для истинного коэффициента сжимаемости топлива профессором кафедры Д. Н. Вырубовым получено лаконичное выражение для вязкости топлива в функции давления, используемое ныне для расчета утечек, демпфирующих свойств малых зазоров: Другим примером долголетия научных результатов являются зависимости для коэффициентов сжимаемости, полученные Д. С. Миринским для топлив еще в 50-х годах при давлениях до 280 МПа. Благодаря корректно поставленному эксперименту эти данные сегодня актуальны.
Во-вторых, при теоретическом анализе и описании нестационарного процесса подачи в дизелях Г. Г. Калишем доказывалась важность учета наличия волновых явлений в нагнетательных трубопроводах между ТНВД и форсунками. Концепция волнового процесса рассматривалась, как родственной гидравлическому удару, ранее теоретически разработанному также профессором МВТУ Н. Е. Жуковским. Теоретически и экспериментально было показано, что волновой процесс изменяет не только фазу впрыскивания из-за конечной скорости распространения волны давления по трубопроводу, но также изменяет давление и характеристику впрыскивания. Еще в 1934 г. Г. Г. Калишем были записаны применительно к подаче топлива базовые для расчета нестационарного течения в трубопроводах уравнения движения и неразрывности (без учета переменности скорости звука, гидравлического сопротивления). Очевидно, что привычной реализации метода расчета подачи топлива с одномерным расчетом течения в трубопроводах мешало отсутствие средств вычислений: проводить трудоемкие гидродинамические расчеты с многочисленными итерациями на логарифмической линейке было нецелесообразно. Однако исследования влияния различных факторов волнового процесса: параметров трубопровода, величины объемов, сечения сопел, параметров ТНВД, режимных факторов продолжались экспериментально.
В таких работах участвовали и другие специалисты кафедры. В кандидатской диссертации Н. И. Костыгова (1938 г.) исследовалось влияния типа и конструкции топливного насоса на динамическую характеристику впрыскивания.
Наряду с теоретической проработкой процессов топливоподачи кафедрой проводились работы по нуждам промышленности и эксплуатации. Стремление удовлетворить разнообразные требования, предъявляемые к топливным насосам, привело к большому разнообразию конструкций последних. Однако данных для сравнительной оценки качества их работы не имелось, в связи с чем были исследованы динамические характеристики процесса впрыскивания насосов трех основных типов: с клапанным распределением, с золотниковым распределением и с переменным ходом плунжера. Насосы последних двух типов были изготовлены заводом «Красное Сормово». При исследованиях проверялось качество изготовления плунжерной пары и герметичность надплунжерной полости насоса, теоретически и экспериментальностроились динамические характеристики впрыскивания, оценивалась стойкость насосов на износ.
В результате теоретического анализа работы насосов, подтвержденного экспериментальными исследованиями как в лабораторных условиях, так и непосредственно на двигателе, были выявлены недостатки в конструкциях насосов и предложены пути их устранения. Одновременно была установлена необходимость изучения влияния воздуха в топливоподающей системе двигателя на процесс впрыскивания, что и было сделано кафедрой в работе, проведенной в 40-е годы Н. И. Костыговым.
В подтверждение значительного влияния на процесс подачи волновых явлений решалась задача упрощения реверса судовых двигателей при использовании трубопроводов большой длины.
Особого внимания заслуживает научная интуиция и предвидение Г. Г. Калиша. Так, еще в 1937-1940 гг. Г. Г. Калиш со своими учениками изучали процессы и топливную аппаратуру двигателей с впрыскиванием бензина (центральный, распределенный и непосредственный впрыск бензина). Результаты исследований нашли отражение в диссертациях, научно-технических отчетах и публикациях в периодической печати. В частности, в 1941 году в МВТУ им. Н. Э. Баумана инженер С. П. Акопян защитил кандидатскую диссертацию, посвященную проблемам впрыскивания бензина во впускной трубопровод и непосредственно в цилиндры автомобильных двигателей. Некоторые из результатов диссертации оказались реализованы лишь сегодня.
Работы области теории и расчетов топливоподачи в дизелях продолжались на протяжении последних десятилетий под руководством проф. Л. В. Грехова.
Если ранее считалось, что для практических расчетов в быстроходных дизелях можно пренебрегать влиянием трения топлива о стенки трубопровода на процесс подачи, то в работах кафедры 90-х годах было показано, что гидродинамическое трение существенно не только для судовых дизелей (с длинными трубопроводами, при работе на мазуте, с малыми частотами), но теперь и для среднеоборотных и высокооборотных дизелей ввиду увеличения скоростей течения топлива благодаря интенсификации впрыскивания и уменьшению диаметров трубопроводов. Главным же достижением в этой области стало утверждение концепции трения в существенно нестационарных условиях (т. е. с многократным отличием в обе стороны коэффициентов сопротивления от квазистационарных значений). Для этой цели профессором кафедры Л. В. Греховым разработаны новые гидродинамические и теплофизические модели в рамках теории пограничного слоя, поставлены тонкие физические эксперименты с регистрацией профилей скорости в пограничном слое с пространственным разрешением 5 мкм, и временным 15 мкс. Определение характеристик турбулентности в нестационарных потоках в каналах диаметром порядка 2 мм позволило, наконец, констатировать режим течения в трубопроводах топливоподающей аппаратуры. В нестационарных условиях он никак не может характеризоваться известным значением критического числа Рейнольдса, а помимо прочего от времени. Для практических приложений рекомендованы уникальные соотношения для коэффициентов сопротивления и критических чисел Рейнольдса в быстропротекающем процессе.
Процессы в нагнетательных трубопроводах, как известно, осложняются двухфазностью топлива. В работах профессора С. Г. Роганова и тогда еще аспиранта А. А. Дамера путем фотографирования потоков в прозрачном круглом канале проведена визуализация динамики двухфазного состояния топлива. Позднее путем микрофотографирования через микроскоп с увеличением х1200 динамика пузырьков изучалась в импульсном освещении Л. В. Греховым. Практическим выходом этих исследований стали уравнения для упругих свойств (сжимаемости) двухфазных жидкостей в нестационарном процессе с тепло-массообменом между фазами и экспериментально определенными константами.
Другим новым и актуальным фактором топливоподачи к концу XX века стали тепловые эффекты. В 1996 г. Л. В. Греховым впервые были экспериментально зарегистрированы мгновенные температуры топлива в процессе подачи. Разработаны математические модели с учетом разогрева от сжатия, нестационарного теплообмена, диссипации. Экспериментально зарегистрирован разогрев топлива до 260…300 град при истечении с давлениями впрыскивания 200…300 МПа и выше.
В соответствии с запросами промышленности Л. В. Греховым были разработаны математические модели сопряженного расчета топливоподачи и нерезонансных крутильных колебаний в сложных крутильных системах привода ТНВД. Такие модели позволили устранить типичный дефект конструирования новых дизелей (интенсификации впрыскивания в существующих системах). Их применение к случаю крутильных колебаний коленчатого вала и возникающих от работы ТНВД колебаний в кольцевой крутильной системе привода ТНВД позволило снять проблему потери управляемости подачей насоса VE Bosch на серийном дизеле ЗМЗ-5143.10. Расчетная оптимизация параметров и места установки демпфера в приводе нового ТНВД дизелей КАМАЗ позволило решить проблему поломок деталей привода агрегатов.