旋转活塞式内燃机初步设计及内部流场分析

发布时间：2017-08-14 23:27

  本文关键词：旋转活塞式内燃机初步设计及内部流场分析

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【摘要】：往复式内燃机以其结构简单、经济和安全的优点得到大力的推广,更以其优良的适应性成为汽车、船舶等交通工具的主要动力装置。但传动效率低,存在侧压力和死点等固有的问题仍然限制着内燃机性能的提升。随着对环境问题的重视的关心和节能的需要,人们将目光转向了传动性能更好,能源利用率更高的旋转活塞式内燃机。本文设计了一种差速式旋转活塞内燃机。首先在额定转速下,燃用柴油时,进行了热力学计算；其次对该型内燃机的能量转换装置和能量传输装置建立了数学模型,设计了能量转换装置和能量传输装置,并优化了能量传输装置,根据能量传输装置的数学模型计算了叶片活塞的运动角速度；然后对能量转换装置建立了三维几何模型,划分网格,应用fluent软件对排气、进气和压缩过程进行了模拟计算,并在燃烧室部分使用了动网格。最后在此基础上,对不同转速时的内部气体流动状况的影响进行了研究和分析。通过分析和研究发现：在热力计算中,该型内燃机相比类似的六缸往复式四冲程内燃机发出功率提高34.56%。对该型内燃机的排气、进气和压缩过程进行模拟计算；进气过程中,涡流的产生主要是进气气流带动燃烧室内气体卷吸形成的；而压缩过程中,燃烧室内流场的变化主要是受到叶片活塞运动的影响；转速对燃烧室内的气流运动影响较大。在不同转速下,燃烧室内平均压力、温度、气流速度以及湍动能的变化趋势大体一致,不过数值上有差别。随着转速的升高,平均速度和平均湍动能均升高。平均温度和平均压力的变化则比较复杂,不过转速低,各个过程进行的比较充分,变化趋势比较平缓；而高转速,变化幅值较大。
【关键词】：旋转活塞式内燃机 结构设计 热力计算 数值模拟
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK402
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 研究的背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状综述11-21
• 1.2.1 三角转子发动机国内外研究现状11-17
• 1.2.2 其它旋转活塞发动机国内外研究现状17-21
• 1.3 本文主要研究内容21-22
• 第2章 数值计算方法22-34
• 2.1 控制方程22-25
• 2.1.1 质量守恒方程22-23
• 2.1.2 动量守恒方程23-24
• 2.1.3 能量守恒方程24
• 2.1.4 通用控制方程24-25
• 2.1.5 其他控制方程25
• 2.2 湍流模型25-27
• 2.2.1 湍流数值模拟方法25-26
• 2.2.2 湍流模型26-27
• 2.3 控制方程离散27-31
• 2.4 SIMPLE算法31-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 旋转活塞式内燃机的设计34-52
• 3.1 旋转活塞式内燃机组成及工作原理34-36
• 3.2 旋转活塞式内燃机的热力计算36-43
• 3.2.1 选取参数36-39
• 3.2.2 热力计算39-43
• 3.3 能量转换机构数学模型43-45
• 3.4 能量传输机构运动学建模分析45-47
• 3.5 结构参数设计47-50
• 3.6 本章小结50-52
• 第4章 旋转活塞式内燃机流场计算分析52-94
• 4.1 几何模型建立和网格划分52-55
• 4.1.1 几何模型的建立52-53
• 4.1.2 计算网格的划分53-55
• 4.2 初始条件和边界条件55-56
• 4.3 往复式内燃机的模拟验证56-58
• 4.3.1 几何模型的建立与网格划分56-57
• 4.3.2 动网格设置57-58
• 4.3.3 边界条件设置及模拟验证58
• 4.4 计算结果及分析58-89
• 4.4.1 排气过程分析59-64
• 4.4.2 进气过程分析64-80
• 4.4.3 压缩过程分析80-89
• 4.5 不同转速对燃烧室内参数的影响89-93
• 4.5.1 不同转速下燃烧室内平均温度的变化89-90
• 4.5.2 不同转速下燃烧室内平均压强的变化90-91
• 4.5.3 不同转速下燃烧室内气流平均速度的变化91-92
• 4.5.4 不同转速下燃烧室内平均湍动能的变化92-93
• 4.6 本章小结93-94
• 第5章 结论与展望94-96
• 参考文献96-100
• 致谢100-101
• 作者简介101

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本文编号：675293