【摘要】：隨著時(shí)代的進(jìn)步,人們對(duì)電子設(shè)備的續(xù)航能力提出了更高的要求。但是受限制于電池的低能量密度,使得人們不得不尋找新的替代方案。由于碳?xì)淙剂暇哂休^高的能量密度,人們開(kāi)始轉(zhuǎn)而通過(guò)微型熱機(jī)發(fā)電延長(zhǎng)電子設(shè)備的續(xù)航能力。擺式發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)于傳統(tǒng)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)擁有更出色的功重比,而相對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)又具有更低的燃料消耗水平。因此,人們開(kāi)始了擺式發(fā)動(dòng)機(jī)微型化的相關(guān)研究。而針對(duì)擺式發(fā)動(dòng)機(jī)微型化后效率降低的問(wèn)題,本文著力于如何通過(guò)回?zé)峒夹g(shù),提高微型擺式發(fā)動(dòng)機(jī)的熱-功轉(zhuǎn)化效率。本文首先對(duì)帶回?zé)岬奈⑿屯鶑?fù)擺式發(fā)動(dòng)機(jī),以及帶回?zé)岬奈⑿托D(zhuǎn)擺式發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程進(jìn)行分析。確定了回?zé)崞髟诖钆溥@兩種擺式發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),具體的冷、熱氣入口條件。通過(guò)調(diào)研目前金屬3D打印工藝的制造能力,確定了所研究的微型回?zé)崞鹘Y(jié)構(gòu)形式以及幾何特征。通過(guò)Fluent仿真,對(duì)比了不同幾何尺寸矩形截面單管的流動(dòng)與傳熱特性。并以此為基礎(chǔ),選用綜合性能最佳的通道截面,建立簡(jiǎn)化后的回?zé)崞麟p層模型。研究了固壁導(dǎo)熱性能,在不同流量組合下,對(duì)大相對(duì)壁厚回?zé)崞鞯幕責(zé)嵝阅苡绊憽榱藢?shí)現(xiàn)回?zé)崞髋c微型旋轉(zhuǎn)擺式發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同工作,基于多體運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真軟件ADAMS,搭建了微型旋轉(zhuǎn)擺式發(fā)動(dòng)機(jī)(MSRE)的虛擬樣機(jī)。通過(guò)對(duì)該樣機(jī)仿真,獲得了MSRE在一個(gè)完整工作循環(huán)內(nèi),擺臂軸的運(yùn)動(dòng)特性曲線。并基于MSRE虛擬樣機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真結(jié)果,提出了一套適用于MSRE的回?zé)崤錃鈾C(jī)構(gòu)。為微型旋轉(zhuǎn)擺式發(fā)動(dòng)機(jī)回?zé)崤錃鈾C(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),提供了一條新思路。最后為了測(cè)試微型回?zé)崞鞯膶?shí)際回?zé)嵝阅?設(shè)計(jì)并搭建了微型回?zé)崞鞯脑囼?yàn)裝置。在此過(guò)程中,基于虛擬儀器技術(shù),圍繞NI的USB-6009數(shù)據(jù)采集卡,設(shè)計(jì)了試驗(yàn)中的溫度采集硬件。并使用LabVIEW語(yǔ)言編制了溫度采集程序,構(gòu)建了試驗(yàn)中的回?zé)崞鳒囟葦?shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)。通過(guò)這套試驗(yàn)裝置,對(duì)回?zé)崞髟谛×髁肯碌幕責(zé)嵝阅苓M(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。
【圖文】：

矩形微小通道彎管回?zé)崞髟O(shè)計(jì)與試驗(yàn)驗(yàn)證放的熱能中，所占比例也相對(duì)提高。這極大降低了微型能源動(dòng)力系統(tǒng)的續(xù)航能力。微型發(fā)動(dòng)機(jī)的熱損失中以尾氣余熱所占比例最大，所以能否利用好熱機(jī)微型化后的尾氣余熱，成為了提高其熱-功轉(zhuǎn)化效率的關(guān)鍵之一。熱機(jī)微型化后，尺度效應(yīng)一方面造成了流動(dòng)損失的加劇，另一方面也使得比表面積增加，進(jìn)而增強(qiáng)了傳熱的作用效果，為尾氣余熱的回收利用創(chuàng)造了可能。針對(duì)如何回收利用內(nèi)燃機(jī)的廢氣余熱，國(guó)內(nèi)外的研究者已經(jīng)提出了不少方法[5]。

矩形微小通道彎管回?zé)崞髟O(shè)計(jì)與試驗(yàn)驗(yàn)證放的熱能中，，所占比例也相對(duì)提高。這極大降低了微型能源動(dòng)力系統(tǒng)的續(xù)航能力。微型發(fā)動(dòng)機(jī)的熱損失中以尾氣余熱所占比例最大，所以能否利用好熱機(jī)微型化后的尾氣余熱，成為了提高其熱-功轉(zhuǎn)化效率的關(guān)鍵之一。熱機(jī)微型化后，尺度效應(yīng)一方面造成了流動(dòng)損失的加劇，另一方面也使得比表面積增加，進(jìn)而增強(qiáng)了傳熱的作用效果，為尾氣余熱的回收利用創(chuàng)造了可能。針對(duì)如何回收利用內(nèi)燃機(jī)的廢氣余熱，國(guó)內(nèi)外的研究者已經(jīng)提出了不少方法[5]。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TK402

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本文編號(hào)：2680751