氣動發(fā)動機工作過程理論與實驗研究.pdf

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

2、動發(fā)動機理想的工作過程,從可用能量分析的角度探討合理的膨脹初始壓力和膨脹方式.對于30MPa壓縮氣體,提出分級膨脹更有利于提高發(fā)動機的經(jīng)濟性能,并通過計算得到最優(yōu)的膨脹級數(shù).2.設計了新型的旋轉閥配氣機構,基于采用此配氣機構的發(fā)動機,建立理論的缸內(nèi)壓力曲線數(shù)學模型,較好地預測了缸內(nèi)的壓力變化趨勢,但與實驗結果相比,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,對進氣道流場進行數(shù)值模擬.4.模擬結果

3、進行分析,得出氣體在氣缸內(nèi)的能量以流動動能和靜壓力能的形式存在,由于流入氣缸的氣體動能不能完全轉化為靜壓力,致使實驗所得的壓力曲線沒有理論計算結果飽滿.同時發(fā)現(xiàn),旋轉閥的流量系數(shù)主要隨著其開度增加而增大,受進出口壓力比的影響較小.5.搭建氣動發(fā)動機的實驗臺架,分析缸內(nèi)壓力的變化規(guī)律,探討進氣時刻對發(fā)動機性能的影響,發(fā)現(xiàn)最佳的進氣時刻為上止點.6.在上止點進氣的情況下,對氣動發(fā)動機進行動力性能和經(jīng)濟性能實驗.研究發(fā)現(xiàn),實驗用發(fā)動機在轉速為