本文關(guān)鍵詞：液壓自由活塞發(fā)動機回流掃氣系統(tǒng)的設計與優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 液壓自由活塞 二沖程 回流掃氣 動網(wǎng)格 仿真模擬

【摘要】：液壓自由活塞發(fā)動機具備整體構(gòu)造簡單、零部件少以及壓縮比可變的優(yōu)點，國內(nèi)外都有專家和學者開展液壓自由活塞發(fā)動機的研究，回流掃氣二沖程發(fā)動機由于不需要氣門驅(qū)動機構(gòu)，因此是發(fā)動機動力的首選�；亓鲯邭舛䴖_程發(fā)動機的換氣效率對發(fā)動機做功性能影響很大，其換氣過程的好壞以及掃氣過程的充分與否直接影響發(fā)動機的性能和最大輸出功率。本論文通過仿真模擬的手段針對換氣系統(tǒng)的流場進行了數(shù)值分析和改進設計。其中包括自由活塞發(fā)動機一維運動規(guī)律的仿真分析、三維仿真計算中動網(wǎng)格的生成與處理和換氣系統(tǒng)流場、可燃氣體濃度場以及溫度場的仿真結(jié)果分析。本論文提出了五種改進方案，通過綜合性的對比分析各個不同方案換氣系統(tǒng)的性能，確定了掃氣效率最優(yōu)方案。本論文的重點內(nèi)容有： （1）對于整個缸體以及缸體內(nèi)部氣體的計算域應用三維建模軟件CATIA建模，并且根據(jù)其參數(shù)化建模功能設計出包括初始方案在內(nèi)的六種不同的掃氣模型。 （2）利用一維仿真建模軟件AMEsim以及液壓仿真模型的計算方程，得出自由活塞發(fā)動機的位移-時間曲線，并將時間軸轉(zhuǎn)換成等效的曲軸轉(zhuǎn)角。確定換氣過程相對應的曲軸轉(zhuǎn)角。 （3）在整個換氣過程相對應的等效曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，，應用動網(wǎng)格技術(shù)模擬活塞的運動，最后利用三維仿真軟件fire對已經(jīng)設計好的六種不同方案進行仿真計算，通過綜合對比分析混合氣體流場、可燃氣體濃度場以及溫度場，確定掃氣效率最高的設計方案。 本論文在前期的理論基礎上，著重通過模擬手段完成對液壓自由活塞發(fā)動機缸體換氣系統(tǒng)的仿真計算，意在設計出合理高效的回流掃氣系統(tǒng)，為缸體的實際加工鑄造提供必要的理論支持。
【關(guān)鍵詞】：液壓自由活塞 二沖程 回流掃氣 動網(wǎng)格 仿真模擬
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK403
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 液壓自由活塞發(fā)動機的簡單概述11
• 1.2 液壓自由活塞發(fā)動機的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 國外的研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.2 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 HFPE 回流掃氣系統(tǒng)的研究意義及主要內(nèi)容17-18
• 1.3.1 回流掃氣系統(tǒng)的設計對發(fā)動機工作效率的影響17
• 1.3.2 課題研究的主要內(nèi)容17-18
• 1.4 液壓自由活塞發(fā)動機的未來發(fā)展前景18
• 1.5 本章小結(jié)18-21
• 第2章 液壓自由活塞發(fā)動機的理論知識21-37
• 2.1 HFPE 類型介紹及各自的工作原理21-23
• 2.2 HFPE 基本組成系統(tǒng)23-26
• 2.2.1 動力室燃燒系統(tǒng)23-24
• 2.2.2 液壓回路系統(tǒng)24-25
• 2.2.3 電子控制系統(tǒng)25-26
• 2.3 二沖程發(fā)動機換氣系統(tǒng)的類型及各自的優(yōu)缺點26-30
• 2.3.1 橫流掃氣系統(tǒng)27
• 2.3.2 回流掃氣系統(tǒng)27-28
• 2.3.3 直流掃氣系統(tǒng)28-30
• 2.4 二沖程發(fā)動機換氣過程特點以及換氣質(zhì)量評價參數(shù)30-33
• 2.4.1 二沖程發(fā)動機對比四沖程發(fā)動機的異同31-32
• 2.4.2 二沖程發(fā)動機換氣過程的評價32-33
• 2.5 HFPE 的優(yōu)勢及所需要解決的技術(shù)難題33-36
• 2.5.1 液壓自由活塞發(fā)動機的優(yōu)勢33-35
• 2.5.2 需要解決的技術(shù)難題35-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 第3章 換氣系統(tǒng)建模和一維運動規(guī)律37-69
• 3.1 建模軟件 CATIA 的介紹37
• 3.2 AMESim 介紹37-38
• 3.3 AMESim 仿真計算所依據(jù)的基本假設和方程38-40
• 3.3.1 液壓模型仿真計算所依據(jù)的基本假設38
• 3.3.2 液壓模型仿真計算所依據(jù)的基本方程38-40
• 3.4 HFPE 一維運動規(guī)律的仿真分析結(jié)果40-43
• 3.5 仿真軟件 Fire 的介紹43-44
• 3.6 換氣系統(tǒng)三維流場仿真分析計算的依據(jù)方程44-50
• 3.6.1 掃氣系統(tǒng)仿真分析的總體計算流程44-45
• 3.6.2 三維仿真分析的控制方程45-47
• 3.6.3 常用的湍流模型簡介47-50
• 3.7 HFPE 回流掃氣系統(tǒng)模型的建立和網(wǎng)格劃分50-56
• 3.7.1 HFPE 缸體的物理模型50-53
• 3.7.2 HFPE 掃氣系統(tǒng)網(wǎng)格模型的劃分53-56
• 3.8 初始條件和邊界條件的確定56-57
• 3.9 HFPE 換氣系統(tǒng)掃氣道的多方案模型57-67
• 3.9.1 HFPE 掃氣系統(tǒng)的原始設計模型57-59
• 3.9.2 HFPE 掃氣系統(tǒng)的改進模型一59-61
• 3.9.3 HFPE 掃氣系統(tǒng)的改進模型二61-62
• 3.9.4 HFPE 掃氣系統(tǒng)的改進模型三62-64
• 3.9.5 HFPE 掃氣系統(tǒng)的改進模型四64-65
• 3.9.6 HFPE 掃氣系統(tǒng)的改進模型五65-67
• 3.10 本章小結(jié)67-69
• 第4章 HFPE 掃氣系統(tǒng)仿真分析與優(yōu)化69-93
• 4.1 動網(wǎng)格的設置與預覽69-70
• 4.2 多方案模型可燃混合氣體的濃度場分析70-74
• 4.2.1 X=0 切面的 O2和廢氣質(zhì)量分數(shù)以及溫度的評估71-73
• 4.2.2 Y=0，Z=0 切面的結(jié)果分析73-74
• 4.3 活塞不同時刻位置的湍流速度等值線云圖74-77
• 4.3.1 初始模型74-75
• 4.3.2 改進方案一75
• 4.3.3 改進方案二75-76
• 4.3.4 改進方案三76
• 4.3.5 改進方案四76
• 4.3.6 改進方案五76-77
• 4.4 多方案換氣模型的湍動能與耗散率77-82
• 4.4.1 缸內(nèi)與掃氣道的湍動能分析77-80
• 4.4.2 缸內(nèi)與掃氣道的耗散率分析80-82
• 4.5 排氣口關(guān)閉時刻的缸內(nèi)的壓力云圖82-84
• 4.6 缸內(nèi)質(zhì)量流量分析以及影響因素84-86
• 4.7 各方案過量掃氣系數(shù)與掃氣效率的對比86-89
• 4.7.1 過量掃氣系數(shù)的對比分析86-87
• 4.7.2 掃氣效率的對比分析87-89
• 4.8 各不同方案在活塞不同位置時刻的溫度場89-91
• 4.8.1 下止點時刻的缸內(nèi)溫度89-90
• 4.8.2 排氣口關(guān)閉時刻的缸內(nèi)溫度90-91
• 4.9 換氣系統(tǒng)多方案的綜合對比以及最優(yōu)方案的確定91-92
• 4.10 本章小結(jié)92-93
• 第5章 總結(jié)與展望93-95
• 5.1 全文總結(jié)93
• 5.2 課題展望93-95
• 參考文獻95-100
• 致謝100

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：993534