自由活塞柴油直线发电机均质充量压燃工况分析 被引量：2

1

作者 陈光辉 刘春辉 陈宏威 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2018年第11期1124-1129,共6页

在分析活塞运动规律基础上,针对自由活塞柴油直线发电机HCCI燃烧过程,建立了耦合柴油详细化学反应机理的CFD模型,搭建了对置二冲程自由活塞柴油直线发电机实验样机系统,并通过实验测试结果验证了该CFD模型的有效性.仿真分析了初始温度... 在分析活塞运动规律基础上,针对自由活塞柴油直线发电机HCCI燃烧过程,建立了耦合柴油详细化学反应机理的CFD模型,搭建了对置二冲程自由活塞柴油直线发电机实验样机系统,并通过实验测试结果验证了该CFD模型的有效性.仿真分析了初始温度、初始压力、当量比和压缩比等工况变化对HCCI燃烧的影响.仿真结果表明:自由活塞柴油直线发电机HCCI燃烧具有典型的两阶段特征,先进行低温反应放热阶段,后进行高温反应放热阶段;随初始温度、初始压力、当量比和压缩比的增大,燃烧相位提前,燃烧放热率峰值、缸内最高温度和最大压力随之增大. 展开更多

关键词 自由活塞柴油直线发电机 均质充量压燃 化学反应动力学 数值模拟

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基于人工神经网络的自由活塞膨胀机-直线发电机输出性能敏感性分析

2

作者 梅轩彰 钟建琳 +1 位作者 彭宝营 张天虎 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第11期62-70,共9页

为了优化用于余热回收的自由活塞膨胀机–直线发电机的输出性能,提出了一种基于人工神经网络预测的方法。以输出性能为指标,对进气压力、进气温度、进气持续时间、膨胀持续时间和排气持续时间这5个输入参数进行敏感性分析,并利用正交试... 为了优化用于余热回收的自由活塞膨胀机–直线发电机的输出性能,提出了一种基于人工神经网络预测的方法。以输出性能为指标,对进气压力、进气温度、进气持续时间、膨胀持续时间和排气持续时间这5个输入参数进行敏感性分析,并利用正交试验的极差分析结果进行对比验证。研究表明,输入因素影响程度由大到小分别为进气压力、进气温度、进气持续时间、膨胀持续时间、排气持续时间;最佳的输入因素参数配置为,进气压力0.3 MPa,进气持续时间40 ms,膨胀持续时间70 ms,排气持续时间70 ms和进气温度30℃,峰值输出电压可达8.96 V,峰值输出功率可达33.74 W。该方法适用于研究参数的敏感性,可为后续的参数优化与系统改进工作提供有价值的参考依据。 展开更多

关键词 余热回收 自由活塞膨胀机-直线发电机 输出性能 人工神经网络 正交试验 参数敏感性

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自由活塞膨胀机-直线发电机集成系统动力特性研究 被引量：5

3

作者 张红光 常莹 +5 位作者 李高胜 杨富斌 宋松松 赵光耀 王宏进 贝晨 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期440-446,共7页

为了提高车用内燃机余热能回收系统中膨胀机热功转换效率,通过试验与仿真相结合的方法,在压缩空气平台上对一台自由活塞膨胀机-直线发电机集成系统进行了试验研究,同时,基于MATLAB/Simulink软件搭建了系统仿真模型并进行了验证.基于该... 为了提高车用内燃机余热能回收系统中膨胀机热功转换效率,通过试验与仿真相结合的方法,在压缩空气平台上对一台自由活塞膨胀机-直线发电机集成系统进行了试验研究,同时,基于MATLAB/Simulink软件搭建了系统仿真模型并进行了验证.基于该仿真模型研究了活塞初始位移、活塞-动子连杆质量以及工作频率等对系统动力特性的影响.结果表明:当仿真进气压力为0.188 MPa、工作频率为2.5 Hz时,初始位移存在唯一值-0.045 307 m,使得活塞以位移0点为中心做往复运动;当进气压力、工作频率一定时,活塞运动行程、速度峰值、加速度峰值以及指示功均随活塞-动子连杆质量增大而减小.当系统启动时,工作频率应高于固有撞击频率f0,避免活塞对气缸顶面(或端面)产生撞击. 展开更多

关键词 自由活塞膨胀机 直线发电机 余热回收 动力特性

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新型自由活塞膨胀机-直线发电机的性能分析 被引量：4

4

作者 张红光 李健 +3 位作者 田亚明 许永红 赵腾龙 张梦茹 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期109-114,共6页

为深入研究单活塞自由活塞膨胀机-直线发电机(FPE-LG)的运动特性,提出一种可用于小型有机朗肯循环(ORC)余热回收系统的FPE-LG,搭建了单活塞FPE-LG试验台.在压缩空气试验平台上实现单活塞FPE-LG的连续稳定运行,并验证了单活塞FPE-LG工作... 为深入研究单活塞自由活塞膨胀机-直线发电机(FPE-LG)的运动特性,提出一种可用于小型有机朗肯循环(ORC)余热回收系统的FPE-LG,搭建了单活塞FPE-LG试验台.在压缩空气试验平台上实现单活塞FPE-LG的连续稳定运行,并验证了单活塞FPE-LG工作原理的可行性.试验研究了进气压力、活塞行程、外接负载电阻、进气持续时间对单活塞FPE-LG运动特性的影响.结果表明:活塞位移和速度随时间的变化趋势均近似为正弦曲线,且在左/右止点(LDC/RDC)附近活塞速度最大,当活塞运动到LDC或RDC时获得峰值加速度;改变活塞行程可提高输出功率,但对活塞峰值速度和缸内峰值压力的影响较小;活塞峰值速度和活塞行程利用率(η)均随外接负载电阻的增加而增大,外接负载电阻从20Ω增加到80Ω时,活塞峰值速度和活塞行程利用率分别从0.56 m/s、58.26%增加到0.84 m/s、78.42%;延长进气持续时间有利于获得更高的活塞速度、活塞行程利用率和峰值输出功率,进气持续时间从20 ms变化到40 ms,峰值输出功率从13.87 W增加到37.40 W. 展开更多

关键词 自由活塞 膨胀机 直线发电机 运动特性 余热利用

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压缩空气驱动自由活塞膨胀机-直线发电机特性试验 被引量：11

5

作者 张红光 于飞 +3 位作者 李高胜 侯孝臣 刘宏达 田亚明 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期377-383,共7页

提出了一种采用有机朗肯循环(ORC)系统的自由活塞膨胀机-直线发电机(FPE-LG)试验样机,并在压缩空气试验平台上对FPE-LG样机的运动特性进行了试验研究。结果表明,在进气压力较高的工况下,FPE-LG能够稳定运行,基准位置处活塞速度和运行止... 提出了一种采用有机朗肯循环(ORC)系统的自由活塞膨胀机-直线发电机(FPE-LG)试验样机,并在压缩空气试验平台上对FPE-LG样机的运动特性进行了试验研究。结果表明,在进气压力较高的工况下,FPE-LG能够稳定运行,基准位置处活塞速度和运行止点位置的循环变动较小。当进气压力为0.2 MPa,工作频率为2.5 Hz时,活塞最大速度接近1.2 m/s;进气角、排气角和进气压力对活塞运动的对称性和直线发电机输出功率有重要影响,减小排气角或增大进气角,有利于提高活塞运动的对称性、减小活塞运动的循环变动、明显改善直线发电机的输出功率。当进气压力为0.19 MPa,工作频率为2.5 Hz时,直线发电机输出功率的峰值最大,约为19.0 W。 展开更多

关键词 自由活塞 膨胀机 直线发电机 运动特性 输出功率

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单气缸自由活塞膨胀机-直线发电机试验研究 被引量：3

6

作者 田亚明 张红光 +2 位作者 李健 赵腾龙 王焱 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期2092-2099,共8页

为了提高内燃机能量利用率,自主研发了1台可用于有机朗肯循环余热回收系统的单气缸自由活塞膨胀机-直线发电机(FPE-LG)。在压缩空气试验平台上实现了FPE-LG的连续稳定运行,验证了单气缸FPE-LG工作原理的可行性。在大量试验基础上,分析... 为了提高内燃机能量利用率,自主研发了1台可用于有机朗肯循环余热回收系统的单气缸自由活塞膨胀机-直线发电机(FPE-LG)。在压缩空气试验平台上实现了FPE-LG的连续稳定运行,验证了单气缸FPE-LG工作原理的可行性。在大量试验基础上,分析了驱动压力、外接负载电阻对单气缸FPE-LG输出特性的影响机制。研究结果表明:FPE-LG输出功率呈现较为规律的正弦波动,对于该试验样机而言,当驱动压力为0. 6 MPa、外接负载电阻为50Ω时,峰值输出功率可达到58. 7 W;提高驱动压力可以明显提高均方根电压和峰值电流,但驱动压力的提高对FPE-LG自由活塞膨胀机膨胀功-直线发电机输出电能转换(简称功-电转换)效率影响很小;当外接负载电阻小于60Ω时,随着外接负载电阻的增大,FPE-LG的功-电转换效率从13. 4%上升到24. 7%;对于该FPE-LG而言,当外接负载电阻为60Ω时,单气缸FPE-LG的实际膨胀功最大,功-电转换效率最佳。 展开更多

关键词 自由活塞膨胀机-直线发电机 单气缸 余热利用 自由活塞膨胀机膨胀功-直线发电机输出电能转换效率 性能试验

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自由活塞直线发电机输出性能试验研究 被引量：7

7

作者 田亚明 张红光 +4 位作者 李高胜 侯孝臣 于飞 许永红 刘毅 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期119-125,共7页

为了有效地回收车用内燃机排气余热,将自主研发的自由活塞膨胀机与直线电机耦合形成一种新型自由活塞直线发电机(FPLG),用于小规模的有机朗肯循环(ORC)余热回收系统。FPLG以压缩空气为工质,针对不同工况开展了大量试验研究,分析了进气... 为了有效地回收车用内燃机排气余热,将自主研发的自由活塞膨胀机与直线电机耦合形成一种新型自由活塞直线发电机(FPLG),用于小规模的有机朗肯循环(ORC)余热回收系统。FPLG以压缩空气为工质,针对不同工况开展了大量试验研究,分析了进气压力、运行频率及外部负载电阻对FPLG输出功率和能量转换效率的影响。研究结果表明,适当提高进气压力,能够明显提高FPLG峰值输出功率和能量转化效率。然而,峰值输出功率随着运行频率的增大而迅速下降。当运行频率为2.0Hz、进气压力为0.26 MPa、外部负载电阻为20Ω时,FPLG的转换效率最大,可达到45.82%。随着外部负载电阻的增大,FPLG的峰值输出功率呈现出先增大后减小的趋势。当运行频率为2.5Hz、进气压力为0.26 MPa、外部负载电阻为20Ω时,峰值输出功率最大,为47.5 W。 展开更多

关键词 余热利用 有机朗肯循环 自由活塞直线发电机 输出性能

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自由活塞汽油直线发电机起动过程研究 被引量：2

8

作者 袁晨恒 冯慧华 +1 位作者 王梦秋 左正兴 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期87-91,共5页

为获得自由活塞汽油直线发电机起动过程主要工作特点,对自由活塞汽油直线发电机主要起动方式进行了研究。耦合动力学及热力学方程,建立了起动过程数学模型,理论分析了起动过程中能量的传递与转换关系,并结合试验样机对两种典型起动方式... 为获得自由活塞汽油直线发电机起动过程主要工作特点,对自由活塞汽油直线发电机主要起动方式进行了研究。耦合动力学及热力学方程,建立了起动过程数学模型,理论分析了起动过程中能量的传递与转换关系,并结合试验样机对两种典型起动方式进行了试验研究。研究发现:采用恒定加速度起动模式和恒定推力起动模式均可实现自由活塞汽油直线发电机的起动燃烧,其中采用恒定加速模式有利于第一次压缩气缸实现起动燃烧,然而采用恒定推力起动模式更有利于对侧发动机气缸完成起动燃烧;起动过程中摩擦损失所消耗的能量较少,漏气损失所占的比例较大,在起动设计时不应被忽视。 展开更多

关键词 内燃机 自由活塞直线发电机 起动方式 试验 能量转换

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压燃式自由活塞直线发电机参数匹配设计与工作过程仿真 被引量：3

9

作者 徐岩 冯慧华 +1 位作者 毛金龙 左正兴 《车用发动机》 北大核心 2011年第5期12-17,共6页

根据自由活塞发动机和直线电机之间存在的能量守恒关系,利用所选择的商用直线电机进行压燃式自由活塞发动机的参数匹配设计。通过分析得到直线电机与自由活塞发动机主要结构参数之间的关系,再对系统的工作过程、自由活塞发动机的换气和... 根据自由活塞发动机和直线电机之间存在的能量守恒关系,利用所选择的商用直线电机进行压燃式自由活塞发动机的参数匹配设计。通过分析得到直线电机与自由活塞发动机主要结构参数之间的关系,再对系统的工作过程、自由活塞发动机的换气和燃烧过程进行CFD仿真,反复进行迭代计算,确定压燃式自由活塞发动机的具体几何结构参数。从参数匹配关系式可以看出,自由活塞发动机缸径的平方近似与直线电机的峰值载荷成正比。 展开更多

关键词 压燃式 自由活塞 直线发电机 匹配 仿真 燃烧 计算流体动力学

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自由活塞直线发电机总体参数设计方法 被引量：1

10

作者 袁晨恒 冯慧华 +1 位作者 李延骁 左正兴 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期41-45,52,共5页

为获得自由活塞直线发电机总体参数的设计方法,基于发电机工作特点和运行规律,研究了主要结构参数与性能参数之间的匹配关系,包括气缸工作容积与输出功率、最高燃烧压力与气缸工作容积、压缩比与活塞质量及电磁负载与输出功率,由此构建... 为获得自由活塞直线发电机总体参数的设计方法,基于发电机工作特点和运行规律,研究了主要结构参数与性能参数之间的匹配关系,包括气缸工作容积与输出功率、最高燃烧压力与气缸工作容积、压缩比与活塞质量及电磁负载与输出功率,由此构建了一种自由活塞直线发电机总体参数匹配模型,进而总结出一种利用振动特性的自由活塞直线发电机总体结构参数设计方法。利用该方法完成了一台原理样机的设计,并通过仿真和试验进行了验证,试验结果表明:仿真和试验的运行频率与设计目标最大误差为13.4%,最高燃烧压力最大误差10.5%,输出功率最大误差为6%,接近设计目标值。 展开更多

关键词 自由活塞 直线发电机 参数匹配 设计方法

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自由活塞膨胀机-直线发电机的性能研究 被引量：3

11

作者 张红光 张梦茹 +3 位作者 侯孝臣 许永红 赵腾龙 李健 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期86-94,共9页

开发了一款用于小型车用有机朗肯循环(ORC)余热回收系统的新型自由活塞膨胀机-直线发电机(FPE-LG),并设计了一种新型配气机构来控制工质的进排气过程;基于压缩空气试验平台,对FPE-LG的运动特性、输出性能和指示效率进行了试验研究.结果... 开发了一款用于小型车用有机朗肯循环(ORC)余热回收系统的新型自由活塞膨胀机-直线发电机(FPE-LG),并设计了一种新型配气机构来控制工质的进排气过程;基于压缩空气试验平台,对FPE-LG的运动特性、输出性能和指示效率进行了试验研究.结果表明:配气正时对FPE-LG的运动特性和输出性能具有重要影响;活塞组件的行程和速度随着进气角的增加而增大,随着排气角的减小而减小;优化配气正时可以明显改善直线发电机的输出性能,在进气角为60°、排气角为180°的条件下,当进气压力为1.9×10~5 Pa、工作频率为2 Hz、外接负载电阻为9Ω时,FPE-LG的峰值电压的最大值为13 V、峰值功率的最大值为18.6 W;随着外接负载电阻的增加,活塞组件的行程和速度呈现增加的趋势,FPE-LG的峰值电压和峰值功率增大;FPE-LG的指示效率随着外接负载电阻的增加而减小,当进气压力为1.9×10~5 Pa、工作频率为3 Hz、外接负载电阻为3Ω时,FPE-LG的指示效率为66.2%. 展开更多

关键词 自由活塞膨胀机-直线发电机 ORC余热回收系统 配气正时 输出性能 运动特性 指示效率

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直线发电机的方案设计——自由活塞式内燃直线发电机研究进展(二) 被引量：8

12

作者 周志宏 《石油机械》 北大核心 2003年第11期62-64,共3页

自由活塞式内燃直线发电机是近年来正在研究的发电机种类 ,具有结构简单、效率高和单位质量功率大等特点。介绍了感应发电机、永磁直线发电机和同步磁阻直线发电机的结构及特点 ,这些种类的发电机应力都较低 ,不会对设计产生多大影响。... 自由活塞式内燃直线发电机是近年来正在研究的发电机种类 ,具有结构简单、效率高和单位质量功率大等特点。介绍了感应发电机、永磁直线发电机和同步磁阻直线发电机的结构及特点 ,这些种类的发电机应力都较低 ,不会对设计产生多大影响。对方案影响较大的是发电机的效率、功率因数和比功率。 3种类型直线发电机中 ,永磁直线发电机综合性能最好 ,其中的扁平式永磁直线发电机性能最佳 ,是自由活塞式内燃发电机组的最佳选择。 展开更多

关键词 直线发电机 自由活塞式内燃直线发电机 功率因数 定子线圈 综合性能

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HCCI自由活塞式内燃机运行参数设计——自由活塞式内燃直线发电机研究进展(一) 被引量：6

13

作者 周志宏 《石油机械》 北大核心 2003年第10期62-64,69,共4页

HCCI自由活塞式内燃直线发电机是近年来正在研究的发电机的一种类型 ,它具有结构简单、效率高、功率大、质量轻、有害气体低排放和可使用多种燃料等特点 ,应用前景包括洁净汽车、野外作业、移动设备等方面。介绍了HCCI自由活塞式内燃直... HCCI自由活塞式内燃直线发电机是近年来正在研究的发电机的一种类型 ,它具有结构简单、效率高、功率大、质量轻、有害气体低排放和可使用多种燃料等特点 ,应用前景包括洁净汽车、野外作业、移动设备等方面。介绍了HCCI自由活塞式内燃直线发电机的结构、基本原理和特点 ,以及HCCI自由活塞式内燃机的设计方法与二冲程发动机清扫过程的数值模拟方法。 展开更多

关键词 自由活塞式内燃机 运行参数 设计 直线发电机 研究进展 均匀注入压缩点火

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自由活塞式内燃直线发电机的燃烧性能研究 被引量：5

14

作者 曾德全 郭帅 +3 位作者 张驰 赵飞 孙鹏 毛莲莲 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期20-26,共7页

对一台二冲程汽油自由活塞式内燃直线发电机(FPLG)的活塞动态特性、缸内压强、缸内温度和NO_x排放进行了数值分析。针对FPLG特点,具体分析了其NO_x污染物的来源及形成机理。借助于数值分析软件Matlab/Simulink,计算并分析了点火提前时... 对一台二冲程汽油自由活塞式内燃直线发电机(FPLG)的活塞动态特性、缸内压强、缸内温度和NO_x排放进行了数值分析。针对FPLG特点,具体分析了其NO_x污染物的来源及形成机理。借助于数值分析软件Matlab/Simulink,计算并分析了点火提前时间和燃烧持续时间对FPLG缸内压力、缸内温度和NO_x排放的作用。计算结果表明:点火时刻在上止点前171°~126°而燃烧持续时间为36°~108°曲轴转角(点火提前时间相对上止点前为0 6ms,燃烧持续时间在412ms)时,增大提前点火时间和缩短燃烧持续时间都会使缸内的压力和温度上升,相应的NO_x的排放量也会急剧增大。 展开更多

关键词 内燃机 自由活塞式直线发电机 缸内压力 缸内温度 NO_X排放

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自由活塞膨胀机–直线发电机试验与仿真研究 被引量：7

15

作者 许永红 童亮 +3 位作者 张红光 侯孝臣 杨富斌 刘荣 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第24期7391-7399,共9页

将自由活塞膨胀机和直线发电机耦合成新型自由活塞膨胀机-直线发电机(free piston expander-linear generator,FPE-LG),用于小型车用有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)余热回收系统;基于压缩空气试验平台和Matlab/Simulink软件对... 将自由活塞膨胀机和直线发电机耦合成新型自由活塞膨胀机-直线发电机(free piston expander-linear generator,FPE-LG),用于小型车用有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)余热回收系统;基于压缩空气试验平台和Matlab/Simulink软件对FPE-LG进行试验和仿真研究。在相对低的进气压力和工作频率下,FPE-LG的运动特性和输出特性的试验与仿真结果吻合性较好,有效验证了仿真模型的正确性。进而利用FPE-LG仿真模型进行相对高压和高频的仿真研究,结果表明:进气压力和工作频率对FPE-LG的运动特性、输出特性和指示效率具有重要影响。当进气压力为1MPa,工作频率为15Hz,外接电阻阻值为9Ω时,FPE-LG的峰值功率约为676W。 展开更多

关键词 余热回收 有机朗肯循环 自由活塞膨胀机-直线发电机 输出特性 运动特性

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压燃式自由活塞直线发电机工作过程数值仿真 被引量：4

16

作者 毛金龙 左正兴 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期1036-1040,共5页

为研究压燃式自由活塞直线发电机的动力学特性,对其启动和稳态工作过程进行了数值仿真计算,并对自由活塞直线发电机的负荷特性和频率特性进行了分析.结果表明,与曲柄连杆式发动机相比,自由活塞发动机在其上止点附近有非常大的加速度,使... 为研究压燃式自由活塞直线发电机的动力学特性,对其启动和稳态工作过程进行了数值仿真计算,并对自由活塞直线发电机的负荷特性和频率特性进行了分析.结果表明,与曲柄连杆式发动机相比,自由活塞发动机在其上止点附近有非常大的加速度,使得在上止点附近压缩行程较慢和膨胀行程较快.随着系统输出功率的提高,自由活塞发动机的缸内峰值压力、压缩比及指示效率不断下降;而直线电机载荷系数、峰值电磁力及循环加入能量不断增加.随着系统的运转频率不断提高,直线电机的载荷系数不断降低,最大峰值电磁力将在中间某一工作频率取得;而活塞平均速度、自由活塞发动机的指示效率和系统输出功率不断增加. 展开更多

关键词 自由活塞 直线发电机 启动 负荷特性 频率特性

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自由活塞膨胀机-直线发电机流体仿真与运动分析 被引量：3

17

作者 张凯 彭宝营 +1 位作者 王鹏家 童亮 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2023年第12期40-46,共7页

为提高自由活塞膨胀机-直线发电机装置的集成度,使用计算流体力学方法,运用动网格技术,分析了气缸内气体的运动情况和活塞的运动特性,并利用正交试验分析了气缸结构参数对活塞运动特性的影响程度。结果表明:气体流经进、排气通口处,气... 为提高自由活塞膨胀机-直线发电机装置的集成度,使用计算流体力学方法,运用动网格技术,分析了气缸内气体的运动情况和活塞的运动特性,并利用正交试验分析了气缸结构参数对活塞运动特性的影响程度。结果表明:气体流经进、排气通口处,气体压力和流速的变化较为明显;气缸通口孔径对活塞速度、位移的影响最大;进气时间、活塞质量、气缸直径对活塞的位移、速度也存在不同程度的影响。 展开更多

关键词 自由活塞膨胀机-直线发电机 气缸 流体仿真 运动特性

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基于预测算法的自由活塞内燃直线发电机高效控制策略 被引量：2

18

作者 李征 邱书恒 +2 位作者 陈飞雪 张驰 肖世德 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第S01期43-49,共7页

自由活塞内燃直线发电机具有燃料适应范围广、机械摩擦损耗小、压缩比可调等多种优势。但由于活塞运动轨迹受多重因素影响,运行工况极其复杂,系统输出功率和发电效率难以有效提升。该文以自由活塞内燃直线发电机为研究对象,提出一种基... 自由活塞内燃直线发电机具有燃料适应范围广、机械摩擦损耗小、压缩比可调等多种优势。但由于活塞运动轨迹受多重因素影响,运行工况极其复杂,系统输出功率和发电效率难以有效提升。该文以自由活塞内燃直线发电机为研究对象,提出一种基于预测算法的高效控制策略。通过预测算法计算系统预期的瞬时功率,利用空间矢量脉宽调制施加准确的电压矢量,进而减少系统的功率损耗,提高发电效率。相较于传统的直接功率控制,该策略针对自由活塞内燃直线发电机高频时变的发电特性,一方面克服了因脉宽调制开关信号延迟问题导致的效率损失,另一方面减少了因开关频率不固定而产生的噪声和损耗。搭建了基于Matlab/Simulink的控制系统模型,并在自由活塞内燃直线发电机的工况下对两种算法进行仿真对比,结果显示,该策略提升了系统的输出功率和效率,验证了控制策略的先进性。 展开更多

关键词 自由活塞 直线发电机 预测算法 功率控制

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自由活塞直线发电机换气品质影响因素研究 被引量：3

19

作者 傅煜 王哲 +1 位作者 臧鹏飞 孙晨乐 《汽车技术》 北大核心 2016年第9期47-52,共6页

基于自由活塞直线发电机系统搭建零维Matlab/Simulink模型和三维AVL Fire模型相耦合的仿真体系,并验证其精确性。基于该仿真体系分析了自由活塞发动机的运动特性和换气过程,并研究气口高度和气道角度对换气品质的影响规律。结果表明,大... 基于自由活塞直线发电机系统搭建零维Matlab/Simulink模型和三维AVL Fire模型相耦合的仿真体系,并验证其精确性。基于该仿真体系分析了自由活塞发动机的运动特性和换气过程,并研究气口高度和气道角度对换气品质的影响规律。结果表明,大扫排气口高度、65°主扫气道倾角和50°副扫气道仰角有利于提高扫气效率;小扫排气口高度、小主扫气道倾角和大副扫气道仰角有利于提高缸内湍动能。 展开更多

关键词 自由活塞直线发电机 换气品质 气口高度 气道角度

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基于准比例谐振控制的自由活塞内燃直线发电机发电策略 被引量：1

20

作者 鲁述豪 肖进 +3 位作者 张宸 程莹东 王金龙 黄震 《内燃机工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期100-108,共9页

针对自由活塞内燃直线发电机稳定运行时产生的三相感应电动势难以直接应用到负载或动力电池的问题,提出了基于电压外环比例积分(proportion integration,PI)、电流内环准比例谐振(quasi proportional resonance,QPR)的双闭环交流/直流(a... 针对自由活塞内燃直线发电机稳定运行时产生的三相感应电动势难以直接应用到负载或动力电池的问题,提出了基于电压外环比例积分(proportion integration,PI)、电流内环准比例谐振(quasi proportional resonance,QPR)的双闭环交流/直流(alternating current/direct current,AC/DC)控制策略加上基于PI的双向直流/直流(direct current/direct current,DC/DC)控制策略,将直线发电机产生的三相感应电动势转换为稳定可控的直流电压。首先根据双闭环AC/DC控制策略生成控制三相电压源型整流器开关管通断的信号,将三相感应电动势整流为波动较小的直流电压,然后通过双向DC/DC控制策略将波动的直流电压转换为稳定可控的电压,最后在MATLAB/Simulink环境下搭建了相应的控制模型进行验证。仿真结果表明,双闭环AC/DC控制策略中电流内环采用QPR控制相比于PI和比例谐振(proportional resonance,PR)控制直流侧电压具有更快的响应速度和更小的电压纹波,可以在0.3 s稳定在400 V,电压纹波为48.9 V。在加入DC/DC转换器后直流侧电压可以在0.2 s稳定在300 V。 展开更多

关键词 自由活塞内燃直线发电机 准比例谐振控制 空间矢量脉宽调制 电压控制

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