本文關(guān)鍵詞：微型旋轉(zhuǎn)擺式發(fā)動機(jī)的初步設(shè)計和熱動力循環(huán)研究

  更多相關(guān)文章： 微型旋轉(zhuǎn)擺式發(fā)動機(jī) 泄漏模型 零維模型 熱動力循環(huán) 變參數(shù)研究

【摘要】：本文提出了一種微型旋轉(zhuǎn)擺式發(fā)動機(jī),具有功重比高,便于微型化等特點(diǎn)。針對微型旋轉(zhuǎn)擺式發(fā)動機(jī)特殊的工作原理,本文開展了發(fā)動機(jī)的初步設(shè)計工作,通過實(shí)驗和數(shù)值模擬結(jié)合的方法,在MATLAB環(huán)境下完成發(fā)動機(jī)運(yùn)動學(xué)以及熱力學(xué)建模,并對相關(guān)變參數(shù)工況進(jìn)行了數(shù)值模擬,主要工作和結(jié)論如下:在MATLAB環(huán)境中根據(jù)矢量方程建立了數(shù)學(xué)模型,掌握了微型旋轉(zhuǎn)擺式發(fā)動機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計方法,并且給出了一種滿足本文要求的四桿長度比方案(3:0.82:2.38:2),并在UG建立虛擬樣機(jī)仿真并加以驗證。完成了發(fā)動機(jī)工作過程的穩(wěn)態(tài)模型建立,并研究了發(fā)動機(jī)變參數(shù)工況的各項性能參數(shù)變化。結(jié)果表明,壓縮比的升高會使得微發(fā)動機(jī)效率和功率呈先增大后減小的趨勢,存在最佳壓縮比;進(jìn)氣當(dāng)量比對循環(huán)熱效率影響顯著,效率隨著當(dāng)量比的增加將出現(xiàn)峰值,當(dāng)量比為0.6時,效率達(dá)到峰值17.57%;初始進(jìn)氣溫度對熱效率的影響很小,熱效率基本維持在17.35%到17.39%之間;初始進(jìn)氣壓力對微發(fā)動機(jī)性能有一定的影響,當(dāng)泄漏間隙維持在20μm時,效率呈先增大后減小的趨勢,當(dāng)進(jìn)氣壓力為0.1MPa時,出現(xiàn)效率峰值17.37%。探討了燃燒持續(xù)時間對發(fā)動機(jī)性能的影響,隨著燃燒持續(xù)時間的增加,效率和功率都呈下降趨勢。當(dāng)燃燒持續(xù)時間為0.5ms時,其熱效率為25.1%,功率為4078.97W;當(dāng)燃燒持續(xù)時間為4ms時,其熱效率為7.24%,功率為1191.55W。評估了發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子與腔壁間的泄漏對發(fā)動機(jī)性能的影響,泄漏間隙越大,效率也越低。當(dāng)泄漏大于50μm時,發(fā)動機(jī)只能在45Hz到165Hz之間工作并且最大效率不超過3.81%,功率不超過540W。隨著頻率的增加,效率呈現(xiàn)先增后減的趨勢,出現(xiàn)效率峰值。隨著間隙高度的增加,最大循環(huán)熱效率從10μm對應(yīng)的29.6%下降到50μm對應(yīng)的3.81%,可見泄漏對微型旋轉(zhuǎn)擺式發(fā)動機(jī)影響是巨大的�；诎l(fā)動機(jī)的工作原理,完成了微型旋轉(zhuǎn)擺式發(fā)動機(jī)試驗平臺的設(shè)計與搭建,并初步具有倒托工作以及測量發(fā)動機(jī)性能參數(shù)的功能。簡化了實(shí)驗方案,為該發(fā)動機(jī)的后續(xù)研發(fā)工作做出了鋪墊。
【關(guān)鍵詞】：微型旋轉(zhuǎn)擺式發(fā)動機(jī) 泄漏模型 零維模型 熱動力循環(huán) 變參數(shù)研究
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK40
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 緒論14-21
• 1.1 研究背景14-16
• 1.2 微型熱機(jī)的國內(nèi)外研究動態(tài)16-20
• 1.2.1 微型熱機(jī)國外研究概況16-17
• 1.2.2 微型熱機(jī)國內(nèi)研究概況17-20
• 1.3 本文研究目標(biāo)和內(nèi)容20-21
• 1.3.1 研究目標(biāo)20
• 1.3.2 研究內(nèi)容20-21
• 第二章 微型旋轉(zhuǎn)擺式發(fā)動機(jī)運(yùn)動學(xué)分析21-33
• 2.1 微型旋轉(zhuǎn)擺式發(fā)動機(jī)的工作原理21-23
• 2.1.1 能量轉(zhuǎn)換組件22-23
• 2.1.2 差速驅(qū)動組件23
• 2.1.3 微型旋轉(zhuǎn)擺式發(fā)動機(jī)工作原理23
• 2.2 驅(qū)動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)特性分析23-30
• 2.2.1 驅(qū)動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動模型建立23-25
• 2.2.2 四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計方案25-30
• 2.3 虛擬樣機(jī)技術(shù)驗證30-32
• 2.3.1 建立運(yùn)動學(xué)仿真模型30-31
• 2.3.2 運(yùn)動特性仿真分析31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第三章 微型旋轉(zhuǎn)擺式發(fā)動機(jī)的穩(wěn)態(tài)工作模型建立33-45
• 3.1 微型旋轉(zhuǎn)擺式發(fā)動機(jī)熱力學(xué)模型33-40
• 3.1.1 熱力學(xué)過程的基本微分方程33-35
• 3.1.2 進(jìn)排氣質(zhì)量流量方程35-36
• 3.1.3 燃燒模型36-37
• 3.1.4 混合氣體的性質(zhì)方程37-39
• 3.1.5 泄漏模型39-40
• 3.2 穩(wěn)態(tài)工作循環(huán)階段劃分40-43
• 3.2.1 進(jìn)氣過程41-42
• 3.2.2 壓縮過程42
• 3.2.3 燃燒膨脹過程42-43
• 3.2.4 排氣過程43
• 3.3 計算流程43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 微型旋轉(zhuǎn)擺式發(fā)動機(jī)的變參數(shù)研究45-63
• 4.1 壓縮比對微發(fā)動機(jī)工作過程的影響研究45-49
• 4.2 混氣特性對微發(fā)動機(jī)工作過程的影響研究49-56
• 4.2.1 混氣當(dāng)量比的影響49-51
• 4.2.2 混氣初始溫度的影響51-53
• 4.2.3 混氣初始壓力的影響53-56
• 4.3 燃燒特征時間56-58
• 4.4 泄漏間隙的影響研究58-61
• 4.5 本章小結(jié)61-63
• 第五章 微型旋轉(zhuǎn)擺式發(fā)動機(jī)實(shí)驗研究63-77
• 5.1 微型旋轉(zhuǎn)擺式發(fā)動機(jī)試驗裝置63-70
• 5.1.1 樣機(jī)主體64-65
• 5.1.2 氣源部分65-69
• 5.1.3 點(diǎn)火裝置69-70
• 5.2 實(shí)驗測量方案70-74
• 5.2.1 溫度測量方案71-73
• 5.2.2 壓力測量73-74
• 5.2.3 數(shù)據(jù)測量和采集系統(tǒng)74
• 5.3 實(shí)驗流程與初步實(shí)驗結(jié)果74-75
• 5.4 本章小結(jié)75-77
• 第六章 總結(jié)與展望77-79
• 6.1 本文總結(jié)77-78
• 6.2 本文展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 致謝83-84
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文84

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周雄;孔文俊;;燃燒特征參數(shù)對MICSE性能及熱力過程的影響[J];工程熱物理學(xué)報;2015年05期

2 鄒騰安;潘存云;徐小軍;陳虎;;雙轉(zhuǎn)子活塞發(fā)動機(jī)工作過程的數(shù)值模擬[J];國防科技大學(xué)學(xué)報;2014年01期

3 鄧豪;潘存云;徐海軍;張湘;;雙轉(zhuǎn)子活塞發(fā)動機(jī)功率傳輸系統(tǒng)理論研究[J];機(jī)械工程學(xué)報;2012年01期

4 張文波;潘存云;鄧豪;;按給定傳動比要求設(shè)計平面四桿機(jī)構(gòu)[J];機(jī)械設(shè)計與研究;2010年06期

5 王謙;陳博;陳澤;;基于Matlab的微型發(fā)動機(jī)燃燒過程仿真建模[J];江蘇大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年02期

6 李曉波;郭志平;吳書偉;武利霞;張學(xué)文;;微型擺式二沖程內(nèi)燃機(jī)柔性多體動力學(xué)仿真分析[J];機(jī)械工程師;2007年07期

7 王文;朱紅海;喬顯力;倪軍;;摩擦對微型擺式發(fā)動機(jī)工作性能的影響模擬[J];工程熱物理學(xué)報;2006年06期

8 席俊杰;;虛擬樣機(jī)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J];制造業(yè)自動化;2006年11期

9 馬向平;駱清國;張更云;桂勇;伍湘輝;;一種轉(zhuǎn)葉式發(fā)動機(jī)的初步設(shè)計和研究[J];小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車;2006年04期

10 梁德旺,黃國平;厘米級微型渦輪噴氣發(fā)動機(jī)主要研究進(jìn)展[J];燃?xì)鉁u輪試驗與研究;2004年02期

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本文編號：718399