表5.1部分计算参数表图5.12发动机膨胀过程仿真模型图5.12发动机膨胀过程仿真模型(续)下面举例说明零维模型在研究发动机外特性上的应用:研究节气门全开状态发动机性能指标随发动机转速的变化规律。图5.13中曲线分别是零维模型、试验测试在发动机转速为10 000r/min、15 000r/min的状态下,压力随偏心轴转角的变化曲线。这主要是因为转子发动机的换气阶段在零维模型中并未体现,而实际发动机工作过程换气的效率对充量系数的影响较大。......
2023-06-23
在发动机运转过程中,漏气对小型转子发动机性能的影响很大。小型转子发动机的漏气包括通过径向密封片向相邻工作室的漏气和通过端面密封条向端面的漏气。经密封片向相邻工作室的漏气量一般比径向气密封条从端面的漏气量多,故一般只考虑径向密封片的漏气量,密封片漏气主要发生在压缩和燃烧阶段[2]。
在压缩阶段实际漏气过程十分复杂,需做如下简化考虑:漏气缝隙用平均有效截面为A的当量孔来表征,把压缩阶段漏气简化为压缩缸内压力为P、密度为ρ的气体通过面积为A的当量孔排入压力为P0、密度为ρ0的周围环境的气体流出过程。将此过程看作等熵过程,压缩起始阶段,气缸内压力较低,此时单位时间通过孔口的泄漏量为
当气缸内气体压缩到临界压力时,孔口流速达到相当于环境状态下的声速此时的泄漏量为随着压缩过程的继续,压力进一步升高,进入超临界的漏气状态,这时泄漏量将仅仅取决于压缩阶段气缸内的气体状态压力P、温度T以及绝热指数γ。
当气缸内气体压缩到临界压力时,孔口流速达到相当于环境状态下的声速此时的泄漏量为随着压缩过程的继续,压力进一步升高,进入超临界的漏气状态,这时泄漏量将仅仅取决于压缩阶段气缸内的气体状态压力P、温度T以及绝热指数γ。
在燃烧阶段密封片长度方向间隙较大 且气体压力差大使得该阶段成为又一漏气量较大的阶段。该阶段可假定为燃烧全过程都为超临界漏气阶段,此时单位时间漏气量同样满足式(5.24)。同样,泄漏通量将仅仅取决于燃烧阶段气缸内的气体状态以及绝热指数。
在燃烧阶段密封片长度方向间隙较大 且气体压力差大使得该阶段成为又一漏气量较大的阶段。该阶段可假定为燃烧全过程都为超临界漏气阶段,此时单位时间漏气量同样满足式(5.24)。同样,泄漏通量将仅仅取决于燃烧阶段气缸内的气体状态以及绝热指数。
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2023-06-23
本章针对所研制的某款排量为50mL的小型转子发动机进行建模和仿真,通过仿真结果和该款转子发动机台架试验结果对比分析,不断调整仿真参数进行适当的修正,直至仿真结果与实际发动机试验数据大致吻合。图7.17小型转子发动机总体模型封装图本模型中,输入信号主要有节气门开度信号、附加载荷和点火提前角。......
2023-06-23
转子发动机由于每个工作室的四个工作过程都是分别被局限在气缸的特定区段内进行的,因此在气缸及前后端盖的各个不同部位上的受力及受热情况差别非常大[1~3]。分析转子发动机关键零部件的温度场、应力场分布,指出设计过程应关注的薄弱环节,并针对小型转子发动机特殊的结构形式,建立密封分析、计算模型,分析结构变形对发动机漏气的影响,为小型转子发动机零部件结构的工程仿真计算分析提供参考。......
2023-06-23
为了探究转子发动机微型化极限,本节建立了描述发动机工作过程的简化数学模型。图5.15所示为转子发动机结构示意图。本节热力学模型中的传热模型与5.1.3节相同,重点对气体泄漏模型进行修改。当转子发动机微型化后,发动机内的泄漏路径主要有两个:密封片顶端与气缸内壁面的间隙和转子侧面与端盖内侧的间隙。......
2023-06-23
图5.24所示为热损失对转子发动机效率的影响。式中,effa为不考虑热损失的发动机效率;effh为考虑热损失的发动机效率。充量损失主要发生在膨胀阶段。......
2023-06-23
发动机平均值模型最早出现在Rasmussen[5]的博士论文中,之后经过Aquino[6]、Powell[7]等人的发展,最后由丹麦技术大学的Hendricks[8,9]进行系统化的归纳和提炼,给出了完整的模型结构和通用的表达形式。平均值模型按容积法模型的方式把发动机划分成几个相对独立的单元,图7.5所示为按此种方式划分后的小型转子发动机的结构示意图。图7.6小型转子发动机平均值模型结构示意图在发动机平均值模型中包括三种变量:输入量、状态量和输出量。......
2023-06-23
小型转子发动机电喷系统组成如图7.2所示。小型转子发动机的转速与位置的确定由霍尔传感器检测,图7.3所示为转子位置信号检测方式。在小型转子发动机运转时,偏心轴每转一周,安装在偏心轴输出端平衡重上的磁铁会扫过霍尔传感器,从而产生一个脉冲信号。......
2023-06-23
目前,这些便携设备主要依赖于化学电池。转子发动机采用平面结构、部件少、能够自我开关调节运行,故非常适合采用微机电系统制造技术。微型转子发动机的尺寸为电火花加工制造技术精度的上限,因此泄漏问题严重影响微型转子发动机的效率。转子发动机的微型化受制于加工精度,因此有必要探究转子发动机的微型化极限与加工精度的关系。图5.14电池与矿物燃料能量密度的对比图5.14电池与矿物燃料能量密度的对比......
2023-06-23
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