空气动力发动机仿真研究及优化设计

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1、分类号：U464.175密级：公开UDC：621.4编号：15-080200-80M河北工业大学硕士学位论文空气动力发动机仿真研究及优化设计论文作者：潘璐学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：机械工程指导教师：黎苏职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringSimulationStudyandOptimizationDesignforAir-PoweredEnginebyPanLuSupervisor:Prof.L

2、iSuApril2015原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校

3、有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要为了应对来自能源与环境的压力，各国政府对汽车行业都提出了日渐严格甚至近乎苛刻的要求。排放与油耗方面的标准和法规，对汽车行业尤其是其核心发动机行业是严峻的挑战，人们意识到清洁能源研究与开发已是当务之急。气动发动机以压缩空气为工质，将高压空气输入气缸后，通过气体膨胀来推动活塞做功，实现了将高压空气的压力能转化为机械能输出，由于该过程无燃烧，排放的气体也为空气，对环境不造

4、成任何污染，是真正意义上的绿色动力汽车。本文在理论分析基础上，建立气动发动机工作过程的数学模型，并利用编程语言VB与MATLAB混合编程建立气动发动机工作过程的仿真模型，模拟计算出对气动发动机性能影响最大的因素，进而针对影响因素对发动机进行优化设计，其具体工作如下：（1）运用热力学理论及力学理论分析了气动发动机的工作原理，对气动发动机工作过程进行了系统的分析，建立发动机工作过程的数学模型。（2）利用计算机VB语言与MATLAB混合编程汇编出仿真软件，建立单级膨胀气动发动机工作过程的仿真模型，通过分析缸内工作过程的特点，找出影响气动发动机性能的因素，同时针对重点因

5、素，找出其对气动发动机性能影响的变化规律，进而有针对性的进行优化分析。（3）通过单级膨胀气动发动机仿真出的各参数的变化规律，在此基础上建立两级膨胀气动发动机的仿真模型，针对重点环节进行模拟计算，分析计算仿真结果，对结果进行评价。（4）经过仿真模拟得到空气动力发动机各个部位的最佳参数，为实验中气动发动机的改造与设计提供理论和数据基础。关键词：气动发动机，VB，MATLAB，仿真，性能，优化ABSTRACTInordertocopewiththepressureofenergyandenvironment,thegovernmentsputforwardincrea

6、singlystrictrequirementsfortheautomotiveindustries.Lawsandstandardsaboutemissionandfuelconsumptionareseverechallengefortheautomotiveindustryespeciallytheengineindustryandpeoplerealizethattheresearchanddevelopmentofcleanenergyisapressingmatter.Comparedtoothertypesofengines,theair-powe

7、redengine(APE)hasunparalleledadvantagesinmanyrespects.Astheworkingmedium,thecompressedairisdirectlypipedintothecylinderandexpandstomakethepistonwork,whichtransformspressureenergyofhigh-pressureairintomechanicalenergy.Theprogressisaworkwithpollution-freeemissionsanditcanrealizethereal

8、senseofgreen