本文關(guān)鍵詞：航空渦輪增壓汽油機(jī)特性及其優(yōu)化匹配研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 渦輪增壓是提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和改善經(jīng)濟(jì)性的最有效措施。汽油機(jī)的增壓研究對(duì)于節(jié)約能源及提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能具有重要意義。渦輪增壓的一個(gè)重要應(yīng)用就是高空飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)。高空環(huán)境條件對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)提出了功率恢復(fù)的特殊要求。目前國(guó)外小型航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)成熟,國(guó)內(nèi)正在致力于這方面的研究。在此背景下,本文針對(duì)航空活塞式增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的高度特性及優(yōu)化匹配開(kāi)展了研究工作。 在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)可國(guó)產(chǎn)化零部件進(jìn)行選型的基礎(chǔ)上,應(yīng)用GT-POWER軟件建立了航空活塞渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程仿真計(jì)算模型,與ROTAX 914說(shuō)明書(shū)比較驗(yàn)證了模型的可信性。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況的性能預(yù)測(cè),結(jié)果合理。 為了能夠?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與分析時(shí)優(yōu)化變量的選取提供依據(jù),本文對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、增壓系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)等系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了變參數(shù)研究。總結(jié)分析了各系統(tǒng)不同參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響及其規(guī)律,為優(yōu)化工作的順利開(kāi)展提供依據(jù)。 針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境,進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)高空特性的預(yù)測(cè)。在考慮壓氣機(jī)特性隨海拔高度變化時(shí),不同海拔下發(fā)動(dòng)機(jī)與增壓器的匹配情況。獲得了發(fā)動(dòng)機(jī)與壓氣機(jī)的聯(lián)合運(yùn)行線(xiàn)。研究了海拔高度對(duì)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響,結(jié)果表明隨著海拔的升高發(fā)動(dòng)機(jī)總體性能下降。 將發(fā)動(dòng)機(jī)GT-POWER模型與優(yōu)化軟件modeFRONTIER耦合,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了以容積效率為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化。結(jié)果表明,可以采用優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣系統(tǒng)來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)容積效率,進(jìn)而改善發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)性能。在此基礎(chǔ)上,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)續(xù)航工況進(jìn)行了以油耗率為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化。結(jié)果表明,空燃比、壓縮比和增壓比的增加有利于燃油消耗率的降低,可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性,但同時(shí)會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷和機(jī)械應(yīng)力增加,并可能使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆燃。
【關(guān)鍵詞】：渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī) GT-POWER 壓氣機(jī) 高空特性 匹配 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類(lèi)號(hào)】：V235.1
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-20
• 1.1 課題研究的背景及意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀12-16
• 1.2.2 海拔變化對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 課題的研究?jī)?nèi)容及方法18-20
• 1.3.1 課題研究的目的18
• 1.3.2 主要研究工作18
• 1.3.3 研究方法18-20
• 2 渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)總體方案設(shè)計(jì)20-38
• 2.1 總體方案設(shè)計(jì)20-28
• 2.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)選擇與設(shè)計(jì)的基本原則20
• 2.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)成及主要性能指標(biāo)20-22
• 2.1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)構(gòu)成及參數(shù)22-28
• 2.2 主要國(guó)產(chǎn)化零部件的初步確定28-33
• 2.2.1 活塞的選型28-30
• 2.2.2 氣門(mén)的選型30-32
• 2.2.3 連桿的選型32-33
• 2.3 廢氣渦輪增壓器的選型33-36
• 2.4 本章小結(jié)36-38
• 3 渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程仿真模型的建立38-56
• 3.1 概述38
• 3.2 渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程的物理數(shù)學(xué)模型38-45
• 3.2.1 渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的物理模型38-39
• 3.2.2 氣缸內(nèi)工作過(guò)程39-43
• 3.2.3 進(jìn)排氣管內(nèi)過(guò)程43-44
• 3.2.4 廢氣渦輪增壓器的數(shù)學(xué)模型44-45
• 3.3 發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程仿真軟件GT-POWER簡(jiǎn)介45-48
• 3.3.1 GT-POWER的功能45-46
• 3.3.2 GT-POWER的結(jié)構(gòu)46-48
• 3.4 發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程GT-POWER仿真模型的建立48-53
• 3.4.1 主要技術(shù)參數(shù)的選取48
• 3.4.2 工作過(guò)程仿真模型的建立48-49
• 3.4.3 模型的主要參數(shù)設(shè)置49-53
• 3.5 渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)仿真計(jì)算模型的驗(yàn)證53-54
• 3.6 本章小結(jié)54-56
• 4 發(fā)動(dòng)機(jī)性能預(yù)測(cè)及變參數(shù)分析56-91
• 4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)性能的預(yù)測(cè)分析56-68
• 4.1.1 起飛工況56-65
• 4.1.2 最大續(xù)航工況65-68
• 4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)的變參數(shù)研究68-89
• 4.2.1 燃燒系統(tǒng)68-74
• 4.2.2 增壓系統(tǒng)74-75
• 4.2.3 配氣系統(tǒng)75-77
• 4.2.4 進(jìn)排氣系統(tǒng)77-85
• 4.2.5 冷卻系統(tǒng)85-87
• 4.2.6 發(fā)動(dòng)機(jī)燃料及空燃比87-89
• 4.3 本章小結(jié)89-91
• 5 海拔高度變化對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)增壓系統(tǒng)及發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響分析91-114
• 5.1 引言91
• 5.2 增壓器的壓氣機(jī)特性隨海拔高度變化的分析91-101
• 5.2.1 壓氣機(jī)特性隨海拔高度變化的原因及變化規(guī)律91-96
• 5.2.2 壓氣機(jī)海拔高度變化特性的確定方法分析96-101
• 5.3 海拔高度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響分析101-112
• 5.3.1 增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配特性隨海拔高度的變化101-108
• 5.3.2 海拔高度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響的分析108-112
• 5.4 本章小結(jié)112-114
• 6 發(fā)動(dòng)機(jī)性能優(yōu)化的仿真研究114-144
• 6.1 概述114
• 6.2 發(fā)動(dòng)機(jī)性能優(yōu)化相關(guān)參數(shù)的選擇與分析114-118
• 6.3 優(yōu)化模型及優(yōu)化仿真軟件modeFRONTIER118-125
• 6.3.1 優(yōu)化模型118-120
• 6.3.2 modeFRONTIER功能及結(jié)構(gòu)120-123
• 6.3.3 優(yōu)化算法123-125
• 6.4 進(jìn)排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化125-135
• 6.4.1 優(yōu)化模型125-127
• 6.4.2 優(yōu)化過(guò)程及優(yōu)化結(jié)果127-130
• 6.4.3 優(yōu)化結(jié)果分析130-135
• 6.5 主要運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化135-142
• 6.5.1 優(yōu)化模型135-139
• 6.5.2 優(yōu)化過(guò)程及優(yōu)化結(jié)果139-141
• 6.5.3 優(yōu)化結(jié)果分析141-142
• 6.6 本章小結(jié)142-144
• 7 結(jié)論144-147
• 7.1 結(jié)論144-146
• 7.2 展望146-147
• 參考文獻(xiàn)147-150
• 作者簡(jiǎn)歷150-152
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集152

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