微型間歇式回?zé)崞髁鲃?dòng)及換熱特性研究.pdf

1、近年來(lái)，微型內(nèi)燃機(jī)憑借其能量密度高的巨大優(yōu)勢(shì)正成為新一代便攜式電源的發(fā)展趨勢(shì)。本文正是基于中科院廣州能源所、工程熱物理所、南京航空航天大學(xué)提出的微型三臂擺動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)概念，針對(duì)其熱工效率低于10％的情況，開(kāi)展了對(duì)其能量損失的主要途徑的分析，提出了通過(guò)加裝回?zé)崞鬟M(jìn)行余熱回收的方法來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱工效率，發(fā)明了一種帶回?zé)崞鞯奈⑿蛿[式發(fā)動(dòng)機(jī)混合循環(huán)原理，同時(shí)，對(duì)回?zé)崞髦写嬖谥男〕叨刃×髁恳约伴g歇式換熱這兩大特性進(jìn)行了分析研究，主要工作和結(jié)論如下

2、：
　　發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行多缸混合循環(huán)時(shí)，回?zé)崞骺赏ㄟ^(guò)回收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中以及腔體泄漏的熱量加熱預(yù)混壓縮氣體，在理論上不僅可以保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行并且有效提高了熱工效率。
　　對(duì)于小尺度小流量的特點(diǎn)，先在二維平行平板通道中討論了兩種經(jīng)典的熱邊界條件——恒熱流與恒壁溫條件的適用性，結(jié)果表明：冷熱氣體進(jìn)口熱容相同，換熱情況近似恒熱流；固體材料導(dǎo)熱系數(shù)增加，換熱趨于恒壁溫，但仍不可用后者替代；雷諾數(shù)極小時(shí)，比表面積較大的因素決定了換熱近似恒壁溫

3、。接著，采用恒熱流邊界條件代替熱氣，數(shù)值模擬單圓管通道中Re?150~1500的層流流動(dòng)與換熱，結(jié)果表明：流動(dòng)方面，阻力系數(shù)變化規(guī)律與常規(guī)尺度趨勢(shì)相同，但低雷諾數(shù)時(shí)需考慮管徑的影響，管徑越小，阻力系數(shù)越小；傳熱方面，氣體物性隨溫度變化較大；軸向?qū)嵝?yīng)惡化換熱效率且受幾何尺寸的影響。最后，設(shè)計(jì)了套管換熱器，并著重分析了軸向?qū)嵝?yīng)對(duì)換熱有效度的影響，發(fā)現(xiàn)不同幾何參數(shù)、固體材料導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)軸向?qū)嵝?yīng)影響程度不同，根據(jù)所得結(jié)論，對(duì)回?zé)崞鬟M(jìn)行

4、優(yōu)化，把有效度的下降值控制在5%之內(nèi)。
　　對(duì)于間歇式換熱的特點(diǎn)，對(duì)前文已設(shè)計(jì)的套管換熱器在簡(jiǎn)化工況下進(jìn)行數(shù)值模擬研究，得到了不同于定常換熱的兩個(gè)主要特點(diǎn)，分別為：固壁軸向?qū)嵝?yīng)顯著以及固壁溫度隨時(shí)間的產(chǎn)生周期波動(dòng)。并提出了評(píng)價(jià)兩個(gè)特性的無(wú)量綱參數(shù)氣固傳熱熱阻與固體軸向?qū)釤嶙璞萊*以及氣體與固壁熱容量比C*，分析了影響這兩個(gè)參數(shù)的因素以及作用機(jī)制。
　　基于前文對(duì)小尺度間歇式流動(dòng)及換熱的研究，初步設(shè)計(jì)了應(yīng)用于擺式發(fā)動(dòng)機(jī)的