FSAE赛车发动机进排气系统优化设计

为提高FSAE(Formula SAE)赛车的性能,对其发动机进排气系统进行数值仿真,获得优化设计方案。利用FLUENT对限流阀流场进行计算,得到流量损失最小的入口和出口锥角。运用GT-Power软件建立发动机仿真分析模型,通过实测外特性曲线比对验证模型的准确性;以发动机进排气系统结构尺寸作为单一变量,分析发动机进排气歧管几何参数对发动机动力性能的影响规律,根据所得参数提出优化设计方案。通过对比分析可知优化后发动机的功率、最大扭矩均有较大的提升,同时峰值扭矩的输出转速区域加宽,输出更加平稳,最大扭矩增加11.6%。另外,峰值功率对应的转速点向高转速移动,弥补了安装进气限流阀对发动机动力性能下降的影响,达到了设计要求。

发动机进排气对某型靶机气动特性影响研究

为了更逼真地模拟典型四代机气动布局形式,某型靶机采用了V尾、翼下进气的布局形式,但这种布局形式容易受到发动机进气和排气效应的影响,实际气动特性与风洞试验结果或常规进气道堵塞模型数值仿真结果存在一定差异。为了对发动机进排气影响进行定量分析和机理研究,本文采用带发动机进排气模型的飞行器外流场数值模拟方法对不同飞行速度条件下的该飞机气动力和俯仰力矩、静稳定性的变化开展了计算和分析。计算结果表明,发动机进排气显著增大了该靶机的低头力矩,改变了升阻比,提高了航向稳定性,并且改变程度与飞行速度相关。将计算结果应用到动力学建模和仿真及控制律参数优化中。利用仿真模型开展了试飞结果预测。试飞结果显示,考虑发动机进排气影响后,该靶机动力学仿真结果与试飞数据较为接近,表明动力学模型与飞机模态特性较为相似。本文所采用的带发动机进排气的靶机气动特性数值模拟和评估方法,有助于提高飞发耦合布局的飞行器气动特性分析准确度,有利于识别出发动机进排气对飞行器整体气动特性的影响程度,为飞行器布局设计和优化、控制律设计和仿真、试验设计和风险识别提供了参考。

发动机进、排气系统漏气对碳平衡影响的试验研究

针对发动机进、排气系统漏气影响碳平衡偏差问题,分别对进、排气系统不同管路漏气进行万有特性、稳态循环、瞬态循环试验,测试和分析碳平衡偏差随漏气位置和漏气量的变化规律。结果表明:压气机后进气管或排气管路漏气时,测试工况点的碳平衡偏差均为正值,其中压气机后进气管漏气的最大碳平衡偏差为35%、排气管路漏气的最大碳平衡偏差为1.7%;压气机前进气管路漏气时,碳平衡偏差为负值,最大为-6.3%;碳平衡偏差的绝对值随进气系统漏气量的增加而增大,但排气系统漏气量不影响碳平衡偏差。碳平衡偏差主要受进气管漏气影响,当碳平衡偏差超过3%时,若碳平衡偏差为正,应优先排查压气机后进气管路;若偏差为负,应优先排查压气机前进气管路。

活塞运动式进排气二冲程发动机

与以往技术相比，活塞运动式进排气二冲程发动机最根本的改进是采用外部气体压缩器，对空气进行一定压缩。由活塞的运动控制进排气门的开与关，从而达到进排气功能的全新发动机。它是把原二冲程机在曲轴箱内压缩气体的过程，改为用增压器压缩空气的办法，使进气口移到了气缸顶端，这样气缸下方只剩排气口了，使换气量大大增加，提高了做功冲程转动角度。