压缩空气发动机提高能量利用效率的数值研究

发布时间：2019-10-08 01:02

【摘要】：随着能源枯竭和环境恶化的问题越来越严重,当代发动机的发展趋势在继续追逐动力性和经济性的同时,越来越要求能耗和环保方面的可持续发展。压缩空气发动机以高压空气为工作介质,将其储存的压力能转换为机械能输出,驱动压缩空气动力汽车行驶。整个工作过程中,无燃烧,不发生化学反应,没有污染物排放,达到了真正意义上的零排放、纯绿色。本论文以压缩空气发动机为研究对象,围绕着提高能量利用率这条主线,通过理论计算、模拟仿真,建立压缩空气发动机的热力学模型及能量转换模型,研究其能效特性及影响因素,达到优化设计的目的。主要内容包括:1.运用热力学理论分析压缩空气发动机的工作原理,并系统的分析压缩空气发动机单位循环的工作过程,建立与实际情况相符合的发动机工作过程的数学模型。以此模型为基础,添加□分析模块,对压缩空气发动机的能量利用情况进行具化分析,建立相应的数学模型。2.运用MATLAB中SIMULINK与GUIDE模块进行混合编程,创建可视化界面,建立压缩空气发动机工作过程的仿真模型。3.运用所建立的模型模拟缸内工作过程,分析压缩空气发动机工作时缸内气体性能参数变化的基本规律。通过与已有实验数据相验证,确定模型的可行性及可靠性。4.研究进排气过程中配气机构参数,如进排气流通面积、进气持续角和进气提前角对压缩空气发动机性能的影响。5.分析压缩空气发动机工作过程可用能分布,进一步研究气源压力、进气压力、进气减压方式、环境温度、发动机转速、配气机构参数、气缸结构参数等对压缩空气发动机能量利用率的影响,得到如下结论:储气罐压力最优选值在20MPa至30MPa之间;进气压力的适当取值范围为1MPa—3.5MPa;优先采用容积减压方式;进气持续角选值应在60°CA至80°CA之间;进气提前角在15°CA达到动力性和经济性的最优匹配等。
【图文】：

图 1.1 最初的气动铁路概念图因为石油工业和内燃机产业的迅猛发展，压缩空气动续航性上的劣势，完全被内燃机取代。压缩空气发动效率较低的气动马达少量被使用。纪之后，在能源枯竭和空气污染的双重压力下，，压缩。当代压缩空气发动机的研究目标是使得压缩空气发势的同时，动力性与经济学进一步提升，使用便捷，的科学家们都在向着这个目标不断努力。动机国外研究现状气发动机的研究开展较早，取得的实际性的成果突出研发公司（Motor Development International SA）的创2001 年起，就致力于空气动力汽车的研发，并将之推领先的技术包括双曲轴连杆机构的应用、可变压缩比身轻量化方向的探索[16]。

图 1.3 LN2000 液氮汽车样车原理图[20]英国伦敦威斯敏斯特大学的 C.J.Marquand 教授设计了一台两级偏心式空气发动机，并作为台架实验平台[21][22]，应用了热交换系统和能量回收
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK401

【参考文献】

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1 王继先;王大祥;黄新林;业红玲;曹丽;;内燃机紧耦合三效催化剂性能研究[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2008年09期

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1 蒋坚;直喷式汽油机电控燃油喷射系统及闭环控制算法的研究[D];大连理工大学;2007年

本文编号：2546023