基于燃料喷射特性研究的快速压缩机设计开题报告

全文总字数：3730字

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着当今社会的发展，能源危机和环境污染严重，人们不断追求绿色环保的生活方式，天然气作为清洁能源得到人们的广泛关注，从而设计出了天然气发动机，天然气发动机采用类似于汽油机的进气道低压喷射、火花塞点火的工作方式，但天然气发动机压缩比不高、输出功率低，动力性能不足，而柴油引燃缸内直喷天然气发动机却能在动力性能提高的同时降低污染物的排放，因此它成为近年来发动机行业的研究热点。

柴油引燃缸内直喷天然气发动机又叫微喷引燃双燃料发动机，它将天然气作为发动机的主燃料，依靠少量柴油引燃天然气。它可以在不影响输出功率的条件下节省柴油，降低运行成本，并可大幅度降低排放。在微喷引燃双燃料发动机中，过量空气系数、引燃柴油喷射参数的变化会改变缸内混合气浓度、点火能量以及点火时刻，进而影响缸内燃料的燃烧过程。所以为了合理组织缸内的燃烧以优化双燃料发动机的动力性、排放性，研究燃料喷射对发动机性能的影响是非常必要的。因此世界各国人员开发了各种研究燃料喷射特性的实验装置。常用的实验装置包括定容燃烧弹（constantvolume combustion bomb, cvcb）、激波管（shock tube, st）、流动反应器（flowreactor, fr）、单缸试验机（single cylinder testing machine）和快速压缩机（rapidcompression machine, rcm）等几种类型。

本文选择设计的是一台基于燃料喷射特性研究的快速压缩机试验台架，试验台架装有光学视窗，便于对燃烧的喷雾特性和着火特性进行可视化的模拟和研究。所谓快速压缩机（rcm）是一种理想的模拟内燃机单次压缩过程的实验装置，能够较好地创造并维持一个易于控制的，类似于内燃机缸内压力与温度逐渐升高的环境。相对于静态燃烧模拟装置，快速压缩机具有压缩过程，能够更加真实的反应实际发动机中的压缩及着火过程。它能够方便的控制燃烧室的初始热力学参数，如初始压力、温度等，并通过调节垫片数量与厚度等方法改变活塞行程和燃烧的长度，从而达到变更压缩比的目的。为了便于对燃烧喷雾特性和着火特性进行研究，一般通过光学拍摄与缸内各种传感器信号的结合，在可视化燃烧装置中进行研究。光学快速压缩机通过在燃烧室上安装光学视窗和传感器以实现不同的光学测量手段，如直接拍摄、纹影法和平面激光诱导荧光法（plif）等，进而实现火焰传播过程的准确分析。

2. 研究的基本内容与方案

本文根据快速压缩机的工作原理，进行结构和尺寸设计，通过热力计算、动力计算、强度校核完善设计结构，最终利用cad软件绘制总装配图和零件图。同时，简单阐述了光学观测系统的设计原理和光学快速压缩机的应用前景。

技术方案：

1. 查阅相关资料，了解快速压缩机的相关知识，明确rcm的工作原理；

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   3. 研究计划与安排

   第1周：完成文献翻译初稿，查阅文献，撰写文献综述和开题报告；

   第2-3周：完成文献翻译终稿和开题报告初稿；

   第4周：制作ppt，进行开题报告汇报，撰写目录、章节安排；

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   4. 参考文献（12篇以上）

   1. 李小龙.快速压缩-膨胀机的开发与实验研究[d].天津:天津大学机械工程学院,2012.

   2. 刘昊.快速压缩机的开发与实验研究[d].北京:北京工业大学环境与能源工程学院,2015.

   3. 魏衍举,章旭东,邓胜才,等.强涡流场中柴油喷雾扩散特性研究[j/ol].农业机械学报,2019:3-4.

   4. 王博远,王志,齐运亮,等.基于快速压缩机的预燃室式射流点火试验[j].内燃机学报,2018,36(04):1-8.

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