發(fā)布時間：2024-03-02 00:40

　　隨著科學技術(shù)的發(fā)展,便攜化的機電設(shè)備應(yīng)用廣泛,需要更長的續(xù)航時間,常規(guī)的電池技術(shù)已經(jīng)無法滿足相應(yīng)的要求。由于碳氫燃料的高能量密度,以及內(nèi)燃機較高的能量轉(zhuǎn)化效率,微型內(nèi)燃機已經(jīng)成為一個研究的重要方向,有望成為電池的替代能源。但是內(nèi)燃機微型化后,隨著尺寸的減小,流動、燃燒和傳熱的耦合規(guī)律復雜,尤其是傳熱增強,內(nèi)部傳熱規(guī)律研究還不成熟。所以本文以微型擺動式發(fā)動機(MICSE)為研究對象,利用自編程序和商業(yè)軟件對微型擺動式發(fā)動機工作進行多維熱流固耦合數(shù)值仿真研究。根據(jù)MICSE的結(jié)構(gòu)和工作過程,建立了MICSE多維熱流固耦合仿真計算模型,得到了工質(zhì)多維過程和機體的瞬態(tài)溫度場分布規(guī)律。對于機體溫度場的數(shù)值模擬表明,機體溫度場的波動僅限于燃燒室壁面很淺的表層內(nèi),使用當量穩(wěn)態(tài)計算代替瞬態(tài)計算是可行的。為了研究MICSE傳熱特性改變對材料的強度和干涉特性的影響,進一步建立了MICSE的熱/結(jié)構(gòu)耦合分析仿真模型。發(fā)現(xiàn)應(yīng)該選取熱擴散率更大,熱膨脹系數(shù)更小和強度更高的材料,可以在外部做適當?shù)纳岷腿紵冶诿嬖黾訜嵴贤繉右越档驼w溫度,保證MICSE的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)和啟動�；诮⒌腗ICSE多維熱流固耦合仿真計算...

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 微型內(nèi)燃機的研究進展
        1.2.1 微型燃氣渦輪發(fā)動機
        1.2.2 微型轉(zhuǎn)子發(fā)動機
        1.2.3 微型擺動式發(fā)動機
        1.2.4 微型自由活塞發(fā)動機
    1.3 微型能源動力系統(tǒng)面臨的科學問題
        1.3.1 微型能源動力系統(tǒng)中的流動模型及機理
        1.3.2 微型能源動力系統(tǒng)中的燃燒
        1.3.3 微能源動力系統(tǒng)中的熱量傳遞
        1.3.4 內(nèi)燃機熱流固耦合研究研究進展
    1.4 本文的主要研究工作
    1.5 本文的內(nèi)容安排
第二章 MICSE仿真計算模型
    2.1 MICSE的工作原理
        2.1.1 MICSE的結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.1.2 MICSE的工作過程
    2.2 MICSE整體數(shù)值計算方法
    2.3 MICSE的熱流固耦合計算模型
        2.3.1 設(shè)計參數(shù)與假設(shè)定義
        2.3.2 計算區(qū)域和網(wǎng)格劃分
        2.3.3 動態(tài)網(wǎng)格理論基礎(chǔ)
        2.3.4 計算數(shù)學方程
        2.3.5 邊界條件及初始化條件
        2.3.6 求解方法的選擇
    2.4 MICSE的機體溫度場計算模型
        2.4.1 計算對象
        2.4.2 機體傳熱計算控制方程
        2.4.3 邊界條件及初始化條件
    2.5 本章小結(jié)
第三章 MICSE多維熱流固耦合計算
    3.1 MICSE的多維熱流固耦合仿真計算方法
        3.1.1 工質(zhì)多維過程計算方法
        3.1.2 固體溫度場計算方法
        3.1.3 耦合計算結(jié)果
    3.2 MICSE的工質(zhì)多維過程溫度場計算
        3.2.1 壓縮過程溫度場變化
        3.2.2 燃燒與膨脹過程的溫度場變化
        3.2.3 排氣過程溫度場變化
    3.3 MICSE固體溫度場計算
    3.4 MICSE機體熱/結(jié)構(gòu)一體化分析
        3.4.1 計算對象
        3.4.2 材料屬性
        3.4.3 邊界條件和初值條件
        3.4.4 穩(wěn)態(tài)工況下熱/結(jié)構(gòu)分析計算結(jié)果
        3.4.5 冷啟動工況下熱/結(jié)構(gòu)分析計算結(jié)果
    3.5 本章小結(jié)
第四章 多尺寸MICSE的多維計算和傳熱規(guī)律
    4.1 MICSE多尺寸多維仿真計算
        4.1.1 計算對象
        4.1.2 尺寸的變化對MICSE整體運行過程的影響
        4.1.3 尺寸的變化對MICSE壓縮進氣的影響
        4.1.4 尺寸的變化對MICSE燃燒過程的影響
        4.1.5 尺寸的變化對MICSE膨脹過程的影響
        4.1.6 尺寸變化的多場耦合規(guī)律
    4.2 MICSE內(nèi)部工質(zhì)與壁面間傳熱規(guī)律
        4.2.1 內(nèi)燃機Woschni瞬態(tài)換熱經(jīng)驗公式
        4.2.2 多元非線性回歸模型
        4.2.3 MICSE腔內(nèi)瞬態(tài)換熱經(jīng)驗公式
    4.3 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
致謝
在學期間發(fā)表的學術(shù)論文以及科技成果



本文編號：3916064