微小型自由活塞发动机理论与实验研究

发布时间：2025-02-11 13:24

　　近些年来随着科技的快速发展,各种微电子机械系统（Micro Electro-Mechanical Systems,MEMS）装置不断涌现,这些产品的能源供给方式主要来源于自身携带的可充电电池或一次性电池。而传统电池存在功率密度低、续航时间短、存在有毒物质等缺点,这严重影响了用户的日常体验,也成为限制MEMS发展的主要障碍之一。因而迫切需要研发高能量密度、高功率重量比、长续航的微型能源动力系统。碳氢燃料的能量密度普遍可达50MJ/kg,而且燃料补充迅速,因此基于碳氢燃料燃烧的微型能源动力系统是破解目前锂电池难题最具潜力的替代方案。本文采用基于气态碳氢燃料的微小型热机方案,对此进行了探究。选取双活塞式自由活塞发动机方案,该方案具有结构简单、运行频率适中等优点,可与直线发电机直接耦合,能有效提高发动机空间利用率,省去了中间传动装置,功-电转化效率高,活塞与气缸间摩损小,泄漏易于控制。采用双活塞式布局,使得发动机在单个运行周期内完成两次做功冲程,故系统功率密度较高。本文展开了基于微小型双活塞式自由活塞发动机的设计理论、样机研制和参数性能研究,论文包括的主要内容和取得的主要成果总结如下。论文第二章...

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.9航模发动机性能测量[48]

微小型自由活塞发动机理论与实验研究8图1.9航模发动机性能测量[48]Figure1.9Performancemeasurementofmodelengine[48]Raine[49]等人研究了不同燃料配比对航模发动机性能的影响，研究发现混合燃料中增加硝基甲烷的量使得氧的含量增加....

图1.15微型磁性FPLE[77]

微小型自由活塞发动机理论与实验研究12图1.14江苏大学单次撞击实验台[73]Figure1.14singleshottestplatformofJiangsuUniversity[73]佐治亚理工大学的Allen[77,78]等开发了一种电火花式FPLE，如图1.15所示，该发....

图3.3Wiebe函数模块

第3章FPLE设计分析与研制47图3.2Simulink模型结构Figure3.2Simulinkmodelstructure动力学和热力学模块中包含了燃烧、摩擦、散热、电磁等子模型。整个模型系统以外部时间信号作为输入量，利用Trigger子系统实现点火的触发并控制韦伯函数进入工....

图3.4Simulink总框图

微小型自由活塞发动机理论与实验研究48图3.4Simulink总框图Figure3.4BlockdiagramofSimulink由上述仿真模型，对FPLE进行模拟仿真，表3.1为仿真初始参数。表3.1模型参数Table3.1Modelparameters参数数值单位冲程2—缸径....

本文编号：4033328