三角转子压缩空气发动机研究

压缩空气发动机是利用高压压缩空气工作,将高压空气中储存的压缩能转换其它的机械能的一种动力装置。在资源和环境问题日益突出的情况下,压缩空气发动机与传统的发动机相比具有诸多优点,因而在车辆、发电装置、航空等方面得到越来越多的应用,在国外已成为节约能源和治理环境污染的重要途径之一。本文借鉴三角转子汽油发动机结构特点,结合气动发动机工作原理,重新设计配气系统后得到一种新型结构的三角转子压缩空气发动机。基于对三角转子压缩空气发动机性能和结构的了解,借助主流MATLAB、CAD/CAE/CAM软件UG、ADAMS对三角转子压缩空气发动机性能进行了数值模拟仿真和虚拟样机的设计、仿真研究,主要包括: 1)三角转子压缩空气发动机工作原理分析,重新设计了配气机构,建立了工作过程数学模型。 2)利用MATLAB对发动机的性能进行数值仿真,得到进气压力、进气相位和排气相位对发动机的影响规律。 3)利用UG建立了三角转子压缩空气发动机三维实体模型,同时,通过对各子结构进行装配实现对发动机整机的三维建模。 4)应用机械系统动力学分析软件ADAMS建立了旋转转子发动机机械系统虚拟样机,联合MATLAB进行动力学仿真获得了曲轴、转子质心以及转子顶角的角速度、角加速度等随时间变化的曲线,同时得到转子对曲轴和缸体的作用力,为发动机结构的改进提供有力依据。 本文的研究结论不仅对三角转子压缩空气发动机物理样机的试制和性能评估提供了重要的参考数据,而且对其他复杂机械设备虚拟样机的建立及动力学分析具有一定的参考价值,也为新产品的开发提供了有效的方法和经验。