Wankel泵效率表达与换算方法研究

Wankel泵是一种基于莱洛三角形的新型回转式容积泵,可同时输出较高的流量和压力,具有较好的输送性能。关于Wankel泵的效率表达及换算理论的研究仍较少,难以通过试验室内模型泵的水力试验指导应用中原型泵的设计与生产。因此,本文提出一种基于分项参数换算法的Wankel泵效率表达与换算方法。首先,分析Wankel泵的基本构成及工作原理,根据Wankel泵的缸体型线建立转子顶点的运动轨迹、速度以及加速度计算公式。其次,基于能量守恒推导Wankel泵的扬程计算方程,并分析原型泵和模型泵在相似工况下流量和扬程的相似关系。随后,基于Wankel泵的结构特点,构建泵的机械损失、水力损失和容积损失的表达式,通过分析表达式的构成,提取各损失的损失系数,并基于流量和扬程的相似关系分析各损失系数的相似换算方法。根据损失和效率之间的换算关系,建立Wankel泵总效率表达式及相似换算公式。最后,搭建Wankel泵水力试验系统,开展不同型号、不同转速Wankel泵的水力性能测试试验,采用MATLAB遗传算法对总效率表达式进行拟合分析,并依据相似工况对相似换算公式进行验证。结果表明:在不同转速下Wankel泵总效率表达式的拟合优度均大于0.80,在相似工况下相似换算公式预测结果的平均误差小于5%,泵总效率表达式及相似换算公式均具有较高的准确性。所提方法可用于预测不同转速和扬程下Wankel泵的效率性能,为Wankel泵的设计与研发提供指导。

小型Wankel发动机工作状态下的摩擦损失功率

基于小型Wankel发动机的混合润滑情况,首先分别建立转子端面与端盖之间、径向密封片与气缸之间以及轴承的摩擦损失功率预测模型;然后利用倒拖法测试转子端面、径向密封片和轴承的摩擦损失功率,并验证上述模型的正确性;最后利用模型研究了工作状态下小型Wankel发动机的摩擦损失功率.结果表明:工作状态下,小型Wankel发动机的摩擦损失功率主要由转子端面、径向密封片和轴承的摩擦损失功率组成.其中转子端面引起的摩擦损失功率最大,占整机摩擦损失功率的60%左右,此比例随转速的上升变化不大.转子端面和径向密封片的摩擦损失功率主要是由微凸体相互接触引起的.

纯氢及掺氢燃料转子发动机研究进展

针对氢燃料在转子机方面的应用进行了综述,旨在探索转子机的可持续发展之路。凭借火焰速度快和淬火距离短的特点,氢气能够改善转子机由于燃烧室狭长、面容比大而导致的不完全燃烧,降低油耗与排放;由于进气、做功与排气处于不同工作腔且无进/排气门结构,转子机更能避免氢点火能量低而引起的早燃和回火现象,从而有效提升热效率,改善发动机做功能力。

基于数值模拟与实验的三角转子泵性能研究

根据Wankel发动机传动原理,设计了一种双进出口的三角转子泵。阐述了三角转子泵的工作原理和结构特点,通过数值模拟和机械损失数学模型对三角转子泵的流量、压力、机械损失及机械效率等方面进行了计算和分析,并通过实验对数值模拟的预测结果进行了验证。结果表明,在额定转速190 r/min时,进口流量波动较大,3个工作腔交替完成吸入和排出,出口总流量较为平稳;工作腔一个工作循环的压力环包括工作腔扩容、快速增压、稳定输出、快速降压4个阶段;实验流量和压力与模拟值吻合较好,随着转速的提高,压力和流量都明显提升,额定转速下流量和压力的模拟值分别为8.96 m^3/h、2 013.92 k Pa;通过机械损失数学模型得到的、在额定转速下密封片的摩擦损失、端面损失、轴承损失、齿轮啮合损失分别为103.4、182.5、60.5、33.2 W,机械效率的模拟值和实验值较为吻合,分别为92.9%和93.3%。

特种发动机在陆用移动设备领域的应用可行性分析及前景展望

介绍了汪克尔发动机、斯特林发动机、绝热发动机(又称“低散热发动机”)及燃气轮机的技术特点,重点对其在汽车、坦克、拖拉机领域的应用可行性进行了研究,并对几类特种发动机的发展前景进行了展望。考虑到现阶段资源状况,着力研究除内燃机以外的特种发动机,仍有着一定的实际价值及深远意义。

坦克装甲车辆动力装置技术特点及选型研究

动力装置是坦克装甲车辆实现全域和机动作战的核心部件,其性能和可靠性至关重要。在常用热力发动机中,燃气轮机具有高比功率、低机油消耗等优点,但制造成本和燃油消耗率高,主要应用于美国M1型和俄国T-80坦克。目前,坦克装甲车辆动力型式仍以高增压柴油机为主,燃气轮机尚无法取代。汪克尔发动机因功率和密封性问题发展受限,绝热发动机虽有前景但需材料研究突破。Strv103型坦克的双主机动力型式类似水面舰船的柴-燃联合动力装置,但因复杂性高未广泛推广。油电混合动力型式是新型坦克的重要发展方向,同时液压自由活塞发动机、摆盘式发动机等新型动力装置也在研究中,有望提升坦克动力性能。总之,坦克装甲车辆动力装置需具备良好动力性能、高可靠性和适应性,以满足现代战争对地面突击装备的需求。

特种发动机技术特点研究及其在车用动力装置领域的应用前景分析

以发动机的定义作为切入点,概要介绍了车用发动机的技术特点,并由现阶段在车辆上得以广泛应用的汽油机及柴油机等内燃机作为基础,对汪克尔发动机(又称“转子发动机”)、斯特林发动机、燃气轮机、自由活塞发动机及陶瓷发动机等几类特种发动机的技术特点进行了研究,并对上述几类发动机在车辆动力装置领域的应用前景进行了详尽分析,为行业的相关发展提供必要的理论依据。

配气相位对三角转子气动发动机性能的影响

为了研究配气相位对三角转子气动发动机动力性和经济性的影响,建立了相应的2维动态数值计算模型.在验证模型可行性的基础上,对三角转子气动发动机内部气流运动过程进行了模拟.基于正交设计,分析了进气提前角、进气持续角、排气提前角、排气持续角4个因素组合下有效功率和耗气率的变化情况.结果表明:对于转子气动发动机的动力性指标,进气持续角的影响最大,次之是排气提前角,随之是进气提前角,排气持续角对有效功率和耗气率的影响最小;最大功率输出时的最佳配气相位为进气持续角270°、排气提前角15°、进气提前角30°、排气持续角280°;对于其经济性指标,排气提前角的影响最大,次之是进气持续角,随之是排气持续角,进气提前角对其影响最小;最小耗气率时的最佳配气相位为排气提前角15°、进气持续角210°、排气持续角260°、进气提前角45°.

基于MEMS技术微型蒸汽压缩式热泵的研制

利用微电子机械系统技术,基于无排气阀微型三角转子压缩机的优化设计,研制了微型蒸汽压缩式热泵的样机.考虑了压缩机与动力系统的匹配问题,对微型空冷冷凝器、微型蒸发器及毛细管长度的匹配进行了实验研究.研制的微型热泵重4 kg,几何尺寸为260 mm×250 mm×120 mm,可以产生约300 W的制冷量,制冷系数cCOP达2.0以上,采用高效锂离子电池作为动力,可持续稳定运行90 min.

微型汪克尔发动机冷却系统设计及传热模拟

为实验室环境下台架上的微型发动机设计了射流冲击冷却罩,并用FLUENT软件对发动机缸体壁面的传热进行了模拟。结果表明,加射流冲击罩的冷却方式具有良好的冷却效果,可以满足转子发动机壁面冷却温度要求。这也为实验室环境下微型风冷发动机的冷却提供了一定的参考。

微型三角转子压缩机的优化设计

从微型压缩机的特点出发,利用MATLAB强大的计算和绘图能力进行了微型三角转子压缩机的优化设计,确定的微型三角转子压缩机的设计方法和结构参数可以为其他研究者和生产厂家提供参考。

21世纪的新型个人交通工具空中汽车

穆勒和他发明的空中汽车 交通拥塞是全球性头痛问题,在雅加达的汽车速度为每小时6英里,东京、香港等城市为12英里.汽车的功率发挥不足1/8.

气动微型转子发动机的设计和实验研究

介绍了毫米级微型转子发动机(汪克尔类型)的设计,其在各零部件的设计、加工上和大尺寸的转子发动机存在很大的不同;为了避免由于发动机尺寸的减小而带来的微燃烧问题,采用高压气体作为动力源;对内部燃烧型微型转子发动机进行研究,设计出以高能量密度的碳氢化合物作为燃料的微型转子发动机;本文给出了气动微型(毫米级)转子发动机的实验调试、测试平台,实验结果表明:气动转子发动机的输出功率和转速是随着进气口压力的增大而增加的,通过改善密封可以大幅提高发动机的输出功率和效率。

三角转子膨胀机在跨临界CO_(2)制冷循环中的应用分析

在高压比跨临界CO_(2)制冷循环中,采用膨胀机替代节流元件对提高循环效率有较大的潜力。分析了以三角转子机械作为膨胀机的运行机理,对三角转子膨胀机的工作过程进行计算和分析,并从形状因子、转子型线、进气角度、偏心距和轴距系数入手,讨论了影响三角转子膨胀机的影响因素。在设定情况下,使用三角转子膨胀机可以通过将10 MPa、313.15 K的超临界CO_(2)膨胀至3.49 MPa、273.69 K,并将制冷系数提高23.7%。形状因子和进气角度是影响膨胀机运行效果的主要因素,需选取适当的参数来提高效率。

Ti掺杂DLC膜对小型转子发动机摩擦损失的影响

在小型转子发动机常用的球墨铸铁材料上沉积Ti掺杂DLC膜。测量该膜在径向密封片工作状态下的摩擦学性能,试验结果表明Ti掺杂DLC膜具有较低的摩擦因数。Ti掺杂DLC膜会提高镀膜区域表面硬度和表面质量。在小型转子发动机气缸上沉积Ti掺杂DLC膜,搭建小型转子发动机性能测试平台,测量倒拖工况和工作状态下小型转子发动机摩擦损失功率和输出功率。结果表明,转速从7000~17000 r/min,在倒拖工况下,Ti掺杂DLC膜气缸与径向密封片摩擦损失功率为15~38 W,摩擦损失功率是球墨铸铁气缸的68%。在工作状态下,与球墨铸铁相比,Ti掺杂DLC膜能够提高23~78 W的输出功率,小型转子发动机输出功率提高了24%~43%。

三角转子膨胀机在有机朗肯循环中应用分析

基于中低温太阳能驱动的有机朗肯循环应用背景,分析三角转子机械作为膨胀机的运行特征,通过建立含泄漏影响的运行过程热力学模型对膨胀机性能进行计算,分析以R245fa为工质在单个膨胀周期内膨胀机内部的热力学性能,包括进气角度、形状因子、偏心距和轴距系数等型线设计参数对膨胀机性能的影响。结果显示,三角转子膨胀机可实现较大的膨胀压比,所讨论的因素会对质量流量、输出功率、膨胀压比和容积效率产生影响,适当选择结构参数可优化膨胀机的性能。

三角转子发动机运动误差研究

在发达国家,三角转子发动机中国即汪克尔发动机己经发展成熟,被大量应用于军用无人机,但由于加工精度高、特种工艺技术难度大,在中国尚未广泛使用。介绍了三角转子发动机的原理、特点及其常见故障,研究了三角转子发动机出现运动误差的原因,分析了运动误差与常见故障的关联性,以及运动误差对发动机工作的影响,认为三角转子发动机研制和生产过程中必须严格控制运动误差,并提出了运动误差的测量方法和减少运动误差的控制方法,为今后三角转子发动机研制工作顺利开展奠定了基础。

驱动与执行一体式小型汪克尔泵的研究

提出了一种新型驱动与执行一体式汪克尔泵,将电机驱动组件集成到汪克尔泵的执行结构中,在具有原本泵送功能的同时,能减少传动机构数目,缩短传动路径,提高效率与性能,推进汪克尔泵的小型化与集成化的进程。将三角转子的缸体型线包络线的复杂曲线用简单圆弧曲线代替,建立了缸体型线与三角转子型线的几何数学模型。通过对三角转子的动力学模型、电机组件的机械特性、汪克尔泵工作室容积等进行分析,建立了输出转速、输出流量与结构参数、输入电压、磁感应强度的匹配机制。运用高速摄像机对泵内工作室流场进行观察分析,验证了泵送功能并得出了泵内工作室流场的流动特性。搭建实验平台对该泵进行转速、流量与压力的泵送性能测试。实验结果表明:在输入电压为18 V、磁感应强度为23 mT条件下,输出转速达到768.86 r/min,输出流量达到7.55 L/min,输出压力幅值达到7 kPa,容积效率为38.47%。转速、流量、压力幅值随电压与磁感应强度的增加而增加。

车用特种发动机技术特点研究及应用前景展望

本文以车用发动机类型作为切入点,介绍了动力机械这一专业名词的定义,并由此引入了特种发动机的概念,随后简要介绍了特种发动机的总体分类情况,以及部分特种发动机在热动力鱼雷及航空宇航推进领域中的应用,重点对燃气轮机(包括自由活塞发动机)、汪克尔发动机(三角转子发动机)、斯特林发动机与绝热发动机的技术特点,以及上述发动机在汽车动力领域中的应用情况进行研究。最后,对几类特种发动机在车用动力领域的应用前景进行展望。

转子发动机应用发展与关键技术

转子发动机具有结构简单、运行平稳、功率密度高等特点,广受人们的关注。回顾了转子发动机在国内外的发展情况以及应用状况。对比目前传统往复活塞式发动机应用的先进技术,总结了转子发动机工程开发关键技术及建议,并对未来转子发动机的应用进行了展望。