二冲程微型摆式内燃机试验点火系统的设计与实现

详细介绍了一种二冲程微型摆式内燃机点火系统的设计及实现过程，并对试验数据进行了分析。点火系统能够满足二冲程微型摆式内燃机对点火的要求，是确保二冲程微型摆式内燃机正常运行的重要组成部分，同时为样机的试验研究奠定了基础。     

微型摆式内燃机的温度场分析及散热设计

基于温度场分析对微型摆式内燃机(MFPSE)设计及完善的重要性,根据其工作特点对微型摆式内燃机的缸体进行了温度场分析,发现缸体的温度过热,导致了整机的热负荷增大,因此,设计了散热系统,对加装了散热系统后的缸体进行温度场分析,证明其缸体温度在微型摆式内燃机的正常工作范围之内.     

新型二冲程微型摆式内燃机气口参数设计的数学模型

二冲程微型摆式内燃机(MFPSE)是一种专门为便携式发电系统而设计的新型内燃装置。首先提出虚拟圆周运动概念来映射中心摆的摆动规律，并建立适合于研究该种内燃机气口比时面值的数学模型；然后，用所建的数学模型以及传统二冲程内燃机气口比时面值的统计规律，预测排气口和扫气口的几何参数。所提出的关于二冲程微型摆式内燃机气口参数设计的数学模型为该种内燃机进行数值分析和优化设计提供了基础。     

微型二冲程摆式内燃机动态仿真分析

描述了微型二冲程摆式内燃机的结构,并建立了其动力学方程.借助ADAMS软件完成了微型二冲程摆式内燃机动态仿真计算,获取了仿真模型的特性曲线.仿真结果表明,微型二冲程摆式内燃机结构设计合理,能够稳定运转.     

燃烧室结构对微型摆式发动机燃烧过程影响的数值模拟

基于Fluent-CFD软件建立了摆臂自由运动条件下的微型摆式发动机内燃烧过程三维动态网格数值模型，采用正丁烷氧化一步反应机理模拟了三种内径的燃烧室内流动与燃烧过程，考察了燃烧室内径对系统性能的影响。结果表明：增大内径可以减小燃烧室底部区域燃料残留，促进燃烧更快完成，提高燃烧室内的峰值压力和缩短峰值出现时间，有利于提高发动机的输出功、功率密度和效率。     

基于ANSYS的微型摆式内燃机应变干涉的有限元分析及优化

微型摆式内燃机(MFPSE——Micro Free Piston Swing Engine)是基于二冲程摆式内燃机的工作原理发明的一种微型内燃机,该微型内燃机的研制和运行成功对内燃机制造的微型化起着重要的指导意义,并提供了许多重要的研究理论、运算方法和实验数据参考.本文针对微型摆式内燃机的工作特点及其配合要求,利用有限元分析软件对其进行了应变干涉分析,可以清楚地了解MFPSE内部的中心摆和缸体在配合面的干涉情况及其存在的问题,分析数据给MFPSE的结构优化提供了理论依据,对改善MFPSE的运行性能至关重要.     

微型摆式内燃机动力特性研究

分析了微型摆式内燃机的工作原理,设计了基于间隙密封的滚针式微型摆式内燃机密封结构,建立了中心摆动力学模型,并进行了动力学仿真分析,得出角位移、角速度及角加速度的变化曲线。对中心摆进行了瞬态动力分析,得出最大应力及最大变形所在位置。研究结果表明:中心摆在上止点附近时,燃烧室的压力和应力较大,中心摆应力主要集中在中心孔附近及摆的受力面根部,最大应力位于中心孔键槽处。     

在微型摆式发动机性能中传热的影响作用研究

通过进一步构建微型摆式发动机计算模型,深入探究了传热与尺度效应对微型摆式发动机性能的影响作用。结果表明,壳体单纯在比较薄的热缓存层内部和工质气体之间相互进行热交换,且具有一定的周期性。其中,在进气时,热缓存层对气体传热,会在一定程度上提高气体温度,导致进气质量与压缩比明显下降。在做功时,气体对热缓存层的传热适当缩减做功,则会直接降低系统热效率。而尺寸越小,在热缓存层传热下,进气气体的温度上升会越来越大,进气质量与压缩比也会随之进一步降低。在做功时,气体为热缓存层所传热量在燃气总化学性能中所占比值不断提高。所以,尺寸不断缩小,传热效应随之强化,热效率却越来越低。     

开发微型发动机燃烧器遇到的问题和解决途径

论述了当前微型发动机燃烧器研究所遇到的主要问题及解决的途径，介绍了国外正在研究的三种微型发动机燃烧器。这三种微型燃烧器反映了微型发动机开发和应用的良好前景。在此基础上研制了一种新型的微型TPV燃烧系统，该系统具有热量利用效率高、制造成本低等优点。     

微型摆式内燃机中心摆的热-结构耦合分析与研究

以微型摆式内燃机中心摆为研究对象,在热力学分析的基础上进行热-结构耦合分析,得到中心摆在气体压力和受热变形双重作用下的等效应力。分析结果表明:中心摆的最高温度为1576℃,最大机械应力为82.2MPa,最大等效应力为746MPa。分析结果的梯度变化反映了中心摆在整个工作过程中的温度场和等效应力场的变化规律,对深入了解微型摆式内燃机的热负荷提供了理论依据和数据支持。     

新型二冲程微型摆式内燃机中心摆的振动仿真分析

新型二冲程微型摆式内燃机中心摆的振动会给其运行带来一定的危害。本文基于动力学理论和振动理论,采用虚拟样机技术,应用ADAMS软件建立中心摆模型并研究其振动特性。首先利用MATLAB软件计算出各工作阶段的压力随时间的变化,把计算出的参数赋予模型,利用Joints和Forces等工具约束三维模型,最后对其中心摆进行振动仿真分析,并绘制频率响应曲线,以验证其响应是否在所要求的范围之内。     

便携式发动机快速测试仪的研制

介绍了一种基于微控制器AduC812开发的便携式发动机快速测试仪，实现了发动机启动系统、供油系统、充电系统和动力性能的不解体快速测试和诊断。给出了仪器的基本测试大批量及其软硬件设计。     

Effect of finite heat input on the power performance of micro heat engines

Micro heat engines have attracted considerable interest in recent years for their potential exploitation as micro power sources in microsystems and portable devices. Thermodynamic modeling can predict the theoretical performance that can be potentially achieved by micro heat engine designs. An appropriate model can not only provide key information at the design stage but also indicate the potential room for improvement in existing micro heat engines. However, there are few models reported to date which are suitable for evaluating the power performance of micro heat engines. This paper presents a new thermodynamic model for determining the theoretical limit of power performance of micro heat engines with consideration to finite heat input and heat leakage. By matching the model components to those of a representative heat engine layout, the theoretical power, power density, and thermal efficiency achievable for a micro heat engine can be obtained for a given set of design parameters. The effects of key design parameters such as length and thermal conductivity of the engine material on these theoretical outputs are also investigated. Possible trade-offs among these performance objectives are discussed. Performance results derived from the developed model are compared with those of a working micro heat engine (P3) as an example.     

小功率航空活塞发动机重油技术进展

小功率航空活塞发动机是微型无人机系统的主要动力型式,单一燃料的重油使用是未来无人机动力系统发展的必然趋势。结合国内外无人机发展趋势和动力系统型式选择,分析了小功率航空重油活塞发动机的应用需求特点;根据航空燃料发展的单一化趋势,指出了小功率航空活塞发动机采用重油的发展趋势和面临的技术瓶颈;整理了现阶段国内外在小功率航空重油技术方面的不同创新思路和实现型式,分析评估了不同技术路线的应用特点和技术难度。     

微燃烧发动机应用于微型飞行器的性能分析

阐述了目前微燃烧发动机的研究进展．以现有的材料和加工技术,微燃烧发动机的实现是完全可行的．对比评价了微燃烧发动机和锂电池两种微型飞行器动力源的航程、续航时间和飞行机动性等性能．结果表明,采用微燃烧发动机的飞行器航程最高可达到相同条件下普通锂电池飞行器的29．5倍,续航时间可达到普通锂电池飞行器的39倍,并且微燃烧发动机能大大提高飞行器的飞行机动性．     

Micro Newcomen steam engine using two-phase working fluid

A micro steam engine is developed based on Newcomen steam engine. In the micro engine, a flexible ripple tube takes the place of piston and cylinder, to overcome the serious problems of friction and leakage in micro scale. We use two-phase octane as working fluid of the micro engine, because two-phase octane has higher power density than gaseous one. The micro engine is tested under different operational conditions to investigate its performance. It produces a maximum net mechanical work of 0.405 J per cycle with an efficiency of 2.58%. This experiment proves the feasibility of the micro steam engine.     

微型/便携式发电系统原动机-微型/小型内燃机的研究

随着便携式电子产品和微机电系统(MEMS)的迅速发展，对电源能量密度的要求不断提高。为了满足这种需求，近年来，科学家们已经开始研究利用微型／小型内燃机作为微型／便携式发电系统原动机。本文对目前国内外该领域的研究进行了归纳和总结，结合本研究小组的研究工作，对存在的问题和需要解决的关键技术进行了评述，并介绍了未来较有应用前景的微型／便携式发电系统原动机。     

Development of an analytical model useful for micro heat engine analysis

A general endo-reversible heat engine model is presented for a combustion driven system. It is composed of a Carnot heat engine and a combustor operating at a specified temperature. The model is inspired by past work on ideal engine/combustor systems and the need for an analysis technique incorporating heat losses suffered by all practical micro engines. This latter consideration results from the necessary structural connections existing between the hot and ambient temperature sections of the engine. In the model developed here, a counterflow heat exchanger provides this structural connection while recovering a portion of the sensible heat in the exhaust flow. A thermal shunt resistance to the surroundings is used to account for conductive heat loss. Finally, a high degree of idealization is employed to obtain a closed form analytical solution for the operating conditions of the engine/combustor system which, in this case, is assumed to be at the maximum power point of the device.     

Micro film cooling performance

A novel idea for micro film cooling experiment is proposed and conducted. Both fabrication of a micro film-cooled device and evaluation of its performance are presented. The film cooling device is placed in a wind tunnel system for evaluation with the blowing parameter (M) ranging from 1 to 12.5 and the film jet slot heights of 25 μm, 45 μm and 50 μm, respectively. The micro film cooling performance obtained is found much higher, and the amount of cooling air used is much less, approximately two or three order magnitude lower, than that in the large-scale film cooling system. This means much saving of power consumption and more engine efficiency.     

基于频谱功率分配的微电网微源容量优化配置

光伏等新能源发电具有波动性,将其与可控发电装置或储能等可控微源相结合以微电网的形式发电,可减小功率波动对电网的影响。针对含光伏的独立型微电网,对其中微燃机和储能进行协调容量优化配置,通过对微电网的净负荷进行频谱分析,并考虑微燃机与储能对负荷波动的响应特性,利用优化频域分频点的方法确定微燃机与储能的功率分配策略,根据此功率分配策略,计及储能和微燃机的运维成本及储能的循环使用寿命,将分频点和电源容量作为优化变量,建立了以年综合成本最小为目标的双层优化配置模型。算例结果表明,合理的分频点可使储能与微燃机的容量配置更为经济,并可提高储能的循环使用寿命和降低微燃机的运行成本。