新型自由活塞膨胀机－直线发电机的性能分析

为深入研究单活塞自由活塞膨胀机-直线发电机(FPE-LG)的运动特性,提出一种可用于小型有机朗肯循环(ORC)余热回收系统的FPE-LG,搭建了单活塞FPE-LG试验台.在压缩空气试验平台上实现单活塞FPE-LG的连续稳定运行,并验证了单活塞FPE-LG工作原理的可行性.试验研究了进气压力、活塞行程、外接负载电阻、进气持续时间对单活塞FPE-LG运动特性的影响.结果表明:活塞位移和速度随时间的变化趋势均近似为正弦曲线,且在左/右止点(LDC/RDC)附近活塞速度最大,当活塞运动到LDC或RDC时获得峰值加速度;改变活塞行程可提高输出功率,但对活塞峰值速度和缸内峰值压力的影响较小;活塞峰值速度和活塞行程利用率(η)均随外接负载电阻的增加而增大,外接负载电阻从20Ω增加到80Ω时,活塞峰值速度和活塞行程利用率分别从0.56 m/s、58.26%增加到0.84 m/s、78.42%;延长进气持续时间有利于获得更高的活塞速度、活塞行程利用率和峰值输出功率,进气持续时间从20 ms变化到40 ms,峰值输出功率从13.87 W增加到37.40 W.     

自由活塞汽油直线发电机燃烧过程特性

为了获得自由活塞汽油直线发电机工作过程中的燃烧特性,根据试验测得的活塞运动曲线对其燃烧过程进行了CFD仿真研究,并对比传统发动机分析了两种发动机活塞运动规律差异对燃烧过程的影响规律。研究发现:与传统发动机相比,自由活塞汽油发电机缸内最高燃烧压力和平均温度均较小,且最高燃烧压力保持时间较短,这有助于减少NO污染物;自由活塞直线发电机燃烧放热率呈现"缓和长"的特点,燃烧放热过程等容度较低;自由活塞直线发电机较少的混合气在上止点前完成燃烧,压缩行程负功较小,但由于后燃较严重,其指示效率较传统发动机低。     

变负载控制在自由活塞内燃发电机的缸压控制中的应用

为有效控制自由活塞内燃发电机的缸压,提出了变负载控制约束活塞运动的方法。通过构造可变等效负载实现对系统回路总阻抗的控制,回路电流因此发生变化,使作用在发电机动子上的电磁阻力也发生改变,由于发电机动子和活塞刚性连接,从而实现对活塞运动的约束。为使电磁力能按照期望的规律变化,研究中设计了变负载控制的闭环控制策略。仿真结果表明,应用该控制策略的变负载控制可以使活塞运动趋于稳定,从而实现对缸压的稳定控制。     

液压自由活塞发动机起动过程的实验研究

为研究液压自由活塞发动机（HFPE）的起动性能，对HFPE样机的典型起动方式进行了实验研究.根据HFPE的起动能源和激励方式的不同，给出了恒压阀控、恒压位控、起动蓄能器（SHA）阀控以及SHA位控四种起动方式.测试了恒压起动方式中活塞组件的位移特性、扫气腔压差、动力腔压差以及HFPE泵腔压差这4个起动性能参数随供油压力变化的曲线，分析了SHA方式下上述四个起动性能参数分别和初始蓄能压力的关系.讨论了四种起动方式在激励方式、能量补充方面的差别.结果表明，位控起动的起动性能较阀控方式优良，适宜用于工作功率较高的场合，而阀控方式只能用在一些中低起动频率场合中.     

新型永磁体外置式直线振动发电机性能研究

设计了一种新型圆筒式直线振动发电机，采用永磁体外置式结构，绕组和铁心放置在内侧，利用永磁体的振动产生感应电动势，该型发电机可以为小型设备提供低压直流电源.基于常规永磁体内置式振动发电机尺寸，设计了一款永磁体外置式发电机样机，并采用二维有限元方法对其非线性无边界轴对称磁场进行了系统分析，得到了感应电动势的变化曲线.样机实验结果和有限元分析结果吻合良好，该型发电机与现有的永磁体内置式发电机相比，效率高，永磁体用量少，去磁效应小，电机性能稳定.当2种发电机均以1 m/s速度运行时，永磁体外置式直线振动发电机的空载感应电动势幅值比永磁体内置式发电机高0.6 V左右，效率提高了约1.64%.     

玉环电厂1000MW超超临界汽轮发电机基础自振特性实测分析

对华能玉环电厂1000MW超超临界汽轮发电机基础进行了振动特性的试验研究.通过测试得到了该基础的结构动力特性,即自振频率、振型及阻尼比,分析了基础对今后机组运行的动力影响,为设计人员研究Sie-mens公司的汽机基础外形的设计特点提供了大量有价值的参数.     

有机朗肯循环封闭式膨胀机内置发电机排气冷却问题研究

采用全密封、内置发电机的封闭式膨胀机是有机朗肯循环重要的发展方向,利用膨胀机排气来冷却发电机是一种简单易行的技术路线。但有机朗肯循环中膨胀机排气温度相对较高,对发电机的冷却效果需要专门研究。根据集总参数思想建立了发电机等效热路模型,研究不同工况下发电机定子绕组最高温度和温升的变化规律。结果表明：在一定的冷凝温度下,随着蒸发温度的增加,定子绕组最高温度及温升均增加,分别可达151℃和85℃;而在一定的蒸发温度下,随着冷凝温度的提高,上述参数呈现下降的趋势,在冷凝温度为30℃时,最高温度和温升分别可达126℃和65℃。     

活塞泵增压系统动态特性研究

为了获得活塞泵增压系统起动特性和工作特性,基于AMESim仿真平台建立了仿真模型.对活塞泵增压系统起动过程和稳态工作过程进行了仿真,给出了不同部位压力变化情况,以及蓄压器对泵出口压力的影响、流量对泵工作频率的影响.结果表明活塞泵增压系统起动迅速,工作过程中能够维持较高的泵出口压力.实际试验中增压系统参数变化趋势与仿真结果一致,验证了仿真方法和仿真模型的正确性。     

Research on Coupling Transfer Characteristics of Vibration Energy of Free Piston Linear Generator

In order to clarify the mechanism and main influencing factors of the vibration energy coupling transmission with a dual-piston structure, a thermodynamic and dynamic coupling model of the free piston linear generator(FPLG) was established. The system energy conversion, vibration energy coupling transmission, and influencing factors were studied in detail. The coupling transmission paths and the secondary influence mechanism from in-cylinder combustion on vibration energy transmission were obtai...     

直流蒸汽发生器静态和动态特性分析

首先对直流蒸汽发生器进行热工和水力分析，建立了直流蒸汽发生器仿真系统，此仿真系统能准确地描述各段在动态过程中的相互变化及相应参数的变化，能够全方位地体现直流蒸汽发生器的动态特性，在仿真系统上对直流蒸汽发生器进行了静态和动态特性研究，得到了影响直流蒸汽发生器可靠工作的压力与温度参数变化规律及在某些扰动下这些参数的变化规律，这些规律对直流蒸汽发生器结构设计，自动调节系统设计与操作、异常工况和故障的分析与处理，运行规程的编制等均能提供必要的依据。     

交流励磁发电机动态分析模型

根据转子结构对称的交流励磁发电机的基本方程式,结合该类电机励磁系统的特点和异步运行的特征,综合考虑了励磁系统的3个调节量励磁电压的频率、幅值和相角.定义转子磁通(电流)在定子绕组中的感应电势与定子电压的夹角为功角,将转子旋转磁场角频率与同步角频率之差引起的功角分量和转差率作为状态变量,推导了其四阶简化动态分析模型.同时给出了单机无穷大系统中交流励磁发电机的状态方程,为含交流励磁发电机的单机无穷大系统的研究提供了理论基础.     

余热锅炉单相受热面动态数学模型及仿真

采用集总参数法建立了三压再热余热锅炉中单相工质受热管的动态数学模型,并开发了通用化的仿真算法。基于一体化模型开发平台建立了余热锅炉单相介质受热面系统的工程模块化的仿真模型。对低压省煤器的运行特性进行了仿真实验研究,结果表明该模型具有较高的静态计算精度和较好的动态响应特性,且模型运行稳定。     

用参数拟合法求取同步电机动态参数

试用参数拟合法处理同步电机突然短路的电流波形,以求取电机动态参数。此方法与传统的方法相比,不仅高效、省时,而且具有更高的精度。另外,参数拟合法可用于处理其他实验数据,以求取实验对象对应于已知理论公式的参数。     

核电站立式蒸汽发生器水位动态特性模型

建立了压水堆核电站中立式结构蒸汽发生器的水位动态特性数学模型.应用一些简化假设和数值计算处理方法建立了该数学模型的仿真计算模型.通过给水量扰动和蒸汽量扰动仿真试验,证明了所提出的数学模型及其计算机仿真模型的正确性和有效性.     

水压轴向柱塞泵/马达滑靴副水膜动态特性分析

为了准确获得滑靴底面水膜特性,综合考虑了滑靴的倾覆姿态与磨损形貌,分析了滑靴的受力/力矩情况,基于Matlab软件实现了滑靴副动压水膜的精确求解.结果表明:当柱塞腔压力一定时,滑靴底面膜厚随转速增加而增大,在高压区3点膜厚相差很小,在低压区滑靴存在明显倾斜;在距上死点120°时,转速对滑靴底面压力场影响不大,在距上死点240°时,滑靴底面动压效应随转速增大显著增强.当转速一定时,滑靴底面膜厚和倾斜程度随柱塞腔压力增加而逐渐减小;在距上死点120°时,滑靴底面峰值压力随柱塞腔压力增大而增大,在距上死点240°时,滑靴底面压力随柱塞腔压力增大略有增加.滑靴的中心膜厚和最小膜厚随缸体转速的增加而增大,随柱塞腔压力升高而不断减小,但减小幅度逐渐放缓.该分析可以为水压轴向柱塞泵/马达滑靴副的设计和优化提供指导和借鉴.     

Numerical Simulation of a Spark Ignited Two-Stroke Free-Piston Engine Generator

A numerical program is built to simulate the performance of a spark ignited two-stroke free-piston engine coupled with a linear generator. The computational model combines a series of dynamic and thermodynamic equations that are solved simultaneously to predict the performances of the engines. The dynamic analysis performed consists of an evaluation of the frictional force and load force introduced by the generator. The thermodynamic analysis used a single zone model to describe the engine’s working cycle which includes intake, scavenging, compression, combustion and expansion, and to evaluate the effect of heat transfer based on the first law of thermodynamics and the ideal gas state equation. Because there is no crankshaft, a time based Wiebe equation was used to express the fraction of fuel burned in the combustion. The calculated results were validated by using the experimental data from another research group. The results indicate that the free-piston generator has some advantages over conventional engines.