氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、日益嚴(yán)重的環(huán)境問題和緊張的石油資源使汽車工業(yè)的發(fā)展面臨著嚴(yán)重的挑戰(zhàn).為此世界各國相繼出臺(tái)了有關(guān)政策法規(guī),一方面用以嚴(yán)格限制發(fā)動(dòng)機(jī)的有害排放,另一方面積極鼓勵(lì)清潔汽車的研究開發(fā).氣動(dòng)汽車是清潔汽車的一種,采用氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置.氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)是采用高壓空氣儲(chǔ)存能量,通過高壓氣體在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)膨脹實(shí)現(xiàn)機(jī)械能輸出的動(dòng)力裝置.它不僅能使交通能源多元化,而且可以實(shí)現(xiàn)尾氣污染零排放.本文以氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象,主要完成以下工作:1.從理論上建立了氣

2、動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)理想的工作過程,從可用能量分析的角度探討合理的膨脹初始?jí)毫团蛎浄绞?對(duì)于30MPa壓縮氣體,提出分級(jí)膨脹更有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能,并通過計(jì)算得到最優(yōu)的膨脹級(jí)數(shù).2.設(shè)計(jì)了新型的旋轉(zhuǎn)閥配氣機(jī)構(gòu),基于采用此配氣機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī),建立理論的缸內(nèi)壓力曲線數(shù)學(xué)模型,較好地預(yù)測了缸內(nèi)的壓力變化趨勢(shì),但與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比,在量值上存在較大的差異.3.選擇RNGk-ε湍流模型,基于CFD軟件Fluent平臺(tái),對(duì)進(jìn)氣道流場進(jìn)行數(shù)值模擬.4.模擬結(jié)果

3、進(jìn)行分析,得出氣體在氣缸內(nèi)的能量以流動(dòng)動(dòng)能和靜壓力能的形式存在,由于流入氣缸的氣體動(dòng)能不能完全轉(zhuǎn)化為靜壓力,致使實(shí)驗(yàn)所得的壓力曲線沒有理論計(jì)算結(jié)果飽滿.同時(shí)發(fā)現(xiàn),旋轉(zhuǎn)閥的流量系數(shù)主要隨著其開度增加而增大,受進(jìn)出口壓力比的影響較小.5.搭建氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架,分析缸內(nèi)壓力的變化規(guī)律,探討進(jìn)氣時(shí)刻對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響,發(fā)現(xiàn)最佳的進(jìn)氣時(shí)刻為上止點(diǎn).6.在上止點(diǎn)進(jìn)氣的情況下,對(duì)氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能實(shí)驗(yàn).研究發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)用發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速為