斯特林发动机燃烧室压力对喷雾特性影响的试验研究

发布时间：2020-07-09 22:19

【摘要】：斯特林发动机由于其独特的结构特性,具有运转特性好,工作可靠,噪声低,热效率高,排气污染小,适用多种燃料等优点,因此,斯特林发动机在军事领域和民用领域都得到不少应用。但是在斯特林发动机实际运行过程中,油头的腐蚀、外燃组件的烧损、火焰燃烧位置的控制和积炭等等问题时有发生,这些问题对斯特林发动机的的工作寿命和可靠性会产生不利影响。斯特林发动机的应用领域越来越广泛,其工作状态也变得多种多样,在喷嘴方向倾斜或旋转状态时,斯特林发动机的喷雾是否还能保持常规竖直喷射时的特性,亦是一个值得研究的课题。因此,全面深入的研究斯特林发动机的外燃系统,研究燃烧压力的变化对喷射雾化性能的影响以及重力对于喷雾形态的影响,具有一定的理论意义和实际应用价值。本文对斯特林发动机压力涡流喷嘴喷雾的特性进行了试验研究,探究了燃烧室压力、重力等因素对喷雾特性的影响。所得主要结论如下:(1)随着燃烧室压力的升高,喷雾液滴粒径逐渐减小,当燃烧室压力超过2MPa后,压力变化对喷雾粒径的影响逐渐减弱;(2)随着燃烧室压力的升高,喷雾雾束的宏观形态逐渐被压缩,但喷嘴出口处的喷油锥角不受燃烧室压力变化的影响;(3)重力会使运动中的雾滴颗粒产生一个向下的分速度,对喷雾锥角的收缩起到促进作用。
【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK05
【图文】：

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斯特林发动机燃烧室压力对喷雾特性影响的试验研究1.2 斯特林发动机1.2.1 斯特林发动机的结构斯特林发动机的基本结构类型分为三种：α型、β型和γ型。其中α型发动机又称为双活塞式发动机，β型和γ型称为配气活塞式发动机。虽然斯特林发动机的结构类型多种多样，但其基本结构组成部分是相同的，包括：外部供热系统，工作循环系统，传动输出系统以及监控系统。图 1.1 是一个简单的斯特林发动机结构图。

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图 1. 2 斯特林循环的 p-V 图和 T-S 图与卡诺循环相同，假设活塞在运动过程中无摩擦，没有功率损失，气缸中的工质为理想气体，并且不会泄漏。一个配有两个对置活塞的气缸，在两个活塞之间设置一个蓄热器（回热器），可以交替的吸收和释放热量。活塞与回热器之间形成了两个密闭的空间，一个称为热腔（膨胀腔），使它保持高温 TH，另一个称为冷腔（压缩腔），使它保持低温 TL。这样，两个腔室在回热器的两端就会产生一个温度梯度（TH-TL），同时，假设回热器轴向方向导热为零。

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图 1. 2 斯特林循环的 p-V 图和 T-S 图卡诺循环相同，假设活塞在运动过程中无摩擦，没有功率损失，气缸理想气体，并且不会泄漏。一个配有两个对置活塞的气缸，在两个活一个蓄热器（回热器），可以交替的吸收和释放热量。活塞与回热器两个密闭的空间，一个称为热腔（膨胀腔），使它保持高温 TH，另一（压缩腔），使它保持低温 TL。这样，两个腔室在回热器的两端就会度梯度（TH-TL），同时，假设回热器轴向方向导热为零。

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