發(fā)布時間：2017-11-02 22:03

  本文關(guān)鍵詞：自由活塞膨脹機—直線發(fā)電機集成系統(tǒng)的試驗與仿真研究

  更多相關(guān)文章： 自由活塞膨脹機 直線發(fā)電機 試驗研究 仿真研究

【摘要】：自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)是將自由活塞膨脹機與直線發(fā)電機的諸多優(yōu)點相結(jié)合,組成一套適用于車用內(nèi)燃機余熱回收系統(tǒng)的動力裝置。本文通過自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)的試驗測試結(jié)果,對系統(tǒng)的工作過程進行了分析,并研究了進氣壓力、系統(tǒng)工作頻率以及負載電阻等參數(shù)對自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)性能的影響。此外,還基于MATLAB/Simulink軟件搭建了自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)的仿真模型,并對該仿真模型進行了試驗驗證。同時,基于該仿真模型,研究了活塞初始位移、活塞-動子連桿質(zhì)量以及直線發(fā)電機的載荷系數(shù)等對自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)性能的影響。而且,還基于該仿真模型,針對試驗過程中活塞在兩個氣缸內(nèi)運動的不對稱性現(xiàn)象,研究了進、排氣角誤差以及進、排氣門開啟時間誤差對自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)性能的影響。試驗結(jié)果表明:當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運行后,活塞速度、加速度以及直線發(fā)電機的負載電壓和功率將按周期性規(guī)律變化。同時,由于自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)的自身結(jié)構(gòu)特點,在活塞運動過程中,活塞的上、下止點,將隨著系統(tǒng)運行工況的變化而浮動。同時,還由于設(shè)備在加工、裝配以及調(diào)試過程中,存在誤差等問題,導(dǎo)致了活塞在兩個氣缸內(nèi)運動的不對稱性現(xiàn)象。當(dāng)排氣角減小時,由于排氣門在活塞未達到上止點前已經(jīng)關(guān)閉,此時,活塞在向上止點運動過程中,存在一個氣體壓縮過程,增大了活塞運動阻力,使活塞與氣缸端面不發(fā)生接觸,起到保護裝置的作用。試驗裝置的參數(shù)精度對自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)中活塞的運動特性有著重要影響:仿真結(jié)果表明,配氣機構(gòu)中進、排氣角的加工誤差以及進、排氣門開啟時間誤差均對自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)有著直接影響,這些參數(shù)誤差均會導(dǎo)致活塞在兩個氣缸內(nèi)運動的不對稱性。
【關(guān)鍵詞】：自由活塞膨脹機 直線發(fā)電機 試驗研究 仿真研究
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.631
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 物理量名稱及符號表7-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)13-14
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-20
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16-20
• 1.4 研究內(nèi)容及研究目的20-23
• 1.4.1 研究內(nèi)容20-21
• 1.4.2 研究目的21-23
• 第2章 自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)試驗裝置簡介23-33
• 2.1 自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)的工作原理23-24
• 2.2 自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)試驗裝置的構(gòu)成24-27
• 2.3 配氣機構(gòu)27-29
• 2.4 直線發(fā)電機以及負載電路29-30
• 2.5 自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)試驗裝置試驗流程30-31
• 2.6 本章小結(jié)31-33
• 第3章 自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)的試驗研究33-69
• 3.1 自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)工作過程分析33-42
• 3.1.1 自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)的工作過程33-37
• 3.1.2 高壓氣體在缸內(nèi)的工作過程分析37-39
• 3.1.3 活塞的運動過程分析39-41
• 3.1.4 直線發(fā)電機的負載電壓、功率的分析41-42
• 3.2 進氣壓力對系統(tǒng)性能的影響42-51
• 3.2.1 進氣壓力對氣體在缸內(nèi)工作過程的影響42-44
• 3.2.2 進氣壓力對活塞運動的影響44-47
• 3.2.3 進氣壓力對絕熱效率的影響47-49
• 3.2.4 進氣壓力對負載電壓、功率的影響49-51
• 3.3 系統(tǒng)的工作頻率對系統(tǒng)性能的影響51-57
• 3.3.1 系統(tǒng)的工作頻率對氣體在缸內(nèi)工作過程的影響51-53
• 3.3.2 系統(tǒng)的工作頻率對活塞運動的影響53-55
• 3.3.3 系統(tǒng)的工作頻率對絕熱效率的影響55-56
• 3.3.4 系統(tǒng)的工作頻率對負載電壓、功率的影響56-57
• 3.4 負載電阻對系統(tǒng)性能的影響57-63
• 3.4.1 負載電阻對氣體在缸內(nèi)工作過程的影響57-59
• 3.4.2 負載電阻對活塞運動的影響59-60
• 3.4.3 負載電阻對絕熱效率的影響60-62
• 3.4.4 負載電阻對負載電壓、功率的影響62-63
• 3.5 系統(tǒng)性能影響因素的綜合分析63-67
• 3.5.1 進氣壓力和系統(tǒng)的工作頻率對絕熱效率的影響63-64
• 3.5.2 進氣壓力和負載電阻對絕熱效率的影響64-66
• 3.5.3 負載電阻和系統(tǒng)的工作頻率對系統(tǒng)性能的影響66-67
• 3.6 本章小結(jié)67-69
• 第4章 配氣機構(gòu)對自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)性能的影響分析69-85
• 4.1 自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)中配氣機構(gòu)的概述69-71
• 4.2 排氣角對自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)性能的影響71-76
• 4.2.1 排氣角對氣體在缸內(nèi)工作過程的影響71-73
• 4.2.2 排氣角對活塞運動的影響73-74
• 4.2.3 排氣角對絕熱效率的影響74-75
• 4.2.4 排氣角對負載電壓、功率的影響75-76
• 4.3 進氣角對自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)性能的影響76-82
• 4.3.1 進氣角對氣體在缸內(nèi)工作過程的影響76-79
• 4.3.2 進氣角對活塞運動的影響79-80
• 4.3.3 進氣角對氣缸絕熱效率的影響80-81
• 4.3.4 進氣角對直線發(fā)電機負載電壓、功率的影響81-82
• 4.4 本章小結(jié)82-85
• 第5章 自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)的仿真研究85-105
• 5.1 MATLAB/Simulink介紹85
• 5.2 自由活塞膨脹機-直線發(fā)電機集成系統(tǒng)仿真模型85-89
• 5.2.1 高壓氣體在氣缸內(nèi)的作用力分析86
• 5.2.2 直線發(fā)電機的電磁推力分析86-87
• 5.2.3 摩擦力分析87-89
• 5.2.4 基于MATLAB/Simulink的仿真模型89
• 5.3 仿真模型的試驗驗證89-91
• 5.4 仿真結(jié)果及分析91-98
• 5.4.1 活塞初始位移對系統(tǒng)性能的影響91-92
• 5.4.2 活塞-動子連桿質(zhì)量對系統(tǒng)性能的影響92-93
• 5.4.3 直線發(fā)電機的載荷系數(shù)對系統(tǒng)性能的影響93-94
• 5.4.4 排氣角對系統(tǒng)性能的影響94-98
• 5.5 試驗裝置參數(shù)誤差對系統(tǒng)的影響98-102
• 5.5.1 進氣角誤差對系統(tǒng)性能的影響98-99
• 5.5.2 排氣角誤差對系統(tǒng)性能的影響99-100
• 5.5.3 氣門開啟時間誤差對系統(tǒng)性能的影響100-102
• 5.6 本章小結(jié)102-105
• 結(jié)論與展望105-109
• 結(jié)論105-107
• 展望107-109
• 參考文獻109-113
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文與申請專利清單113-115
• 致謝115

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