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自由活塞发动机关键设计参数及其性能的仿真优化研究 被引量：21
1
作者 栾延龙 李理光 +3 位作者 王哲 邓俊 吴志军 吴旭陵 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期15-21,26,共8页
针对拟开发设计的用于混合动力汽车的自由活塞发动机-发电机系统,对其自由活塞发动机的关键设计参数(活塞组件质量、压缩比、点火提前角及其经济性和动力输出特性),进行了仿真优化研究。研究结果表明:经参数优化后的自由活塞发动机标定... 针对拟开发设计的用于混合动力汽车的自由活塞发动机-发电机系统,对其自由活塞发动机的关键设计参数(活塞组件质量、压缩比、点火提前角及其经济性和动力输出特性),进行了仿真优化研究。研究结果表明:经参数优化后的自由活塞发动机标定功率为7.42 kW,相比原机的标定功率提高了1.17 kW;最低燃油消耗率为313.4 g/(kW·h),相比原机节省燃油34%。 展开更多
关键词 内燃机 自由活塞发动机 设计参数 性能 模拟优化
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活塞式发动机轴系耦合振动问题(二)——扭转、轴向的升级连振 被引量：16
2
作者 李渤仲 宋希庚 +1 位作者 宋天相 薛冬新 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1990年第4期317-322,共6页
作为前文的继续,作者针对耦合振动问题进行了曲柄模型的动态试验。通过对试验结果的分析研究,揭示了扭转-轴向的升级连振现象。这种研究还有助于理解实验数据处理中出现的主要及次要因素的影响,从而提出了升级连振现象的成因,并形成了... 作为前文的继续,作者针对耦合振动问题进行了曲柄模型的动态试验。通过对试验结果的分析研究,揭示了扭转-轴向的升级连振现象。这种研究还有助于理解实验数据处理中出现的主要及次要因素的影响,从而提出了升级连振现象的成因,并形成了发动机轴系耦合振动问题的实际解法。 展开更多
关键词 发动机 活塞式 轴系 振动 连振
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单活塞式液压自由活塞发动机运动特性研究 被引量：14
3
作者 苑士华 吴维 +1 位作者 胡纪滨 荆崇波 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期474-479,共6页
研究单活塞式液压自由活塞发动机运动特性。根据单活塞式液压自由活塞发动机样机结构,采用AMESim建立了发动机性能预测模型并进行试验研究,发动机性能预测结果与试验数据基本一致。单活塞式液压自由活塞发动机稳定工作时输出特性单一,... 研究单活塞式液压自由活塞发动机运动特性。根据单活塞式液压自由活塞发动机样机结构,采用AMESim建立了发动机性能预测模型并进行试验研究,发动机性能预测结果与试验数据基本一致。单活塞式液压自由活塞发动机稳定工作时输出特性单一,运动过程重复性好,循环过程不对称且压缩冲程较膨胀冲程耗时长。活塞运动加速度大,在上止点停留时间短。发动机压缩比可无级变化,其工作频率可控且受极限频率限制,输出流量具有间歇性特征且输出压力基本恒定。 展开更多
关键词 自由活塞发动机 柴油机 运动特性 试验研究
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自由活塞式内燃发电机振动特性 被引量：10
4
作者 李庆峰 朱皓月 +1 位作者 肖进 黄震 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期370-374,共5页
对自由活塞式内燃发电机建立了数学模型,理论上阐述了自由活塞的运动特性并对应制作了该系统的固有频率特性脉谱图;利用Matlab/Simulink建立了该系统仿真模型,分析讨论了自由活塞的实际运动规律,并与上述理论解进行了对比、分析。研究... 对自由活塞式内燃发电机建立了数学模型,理论上阐述了自由活塞的运动特性并对应制作了该系统的固有频率特性脉谱图;利用Matlab/Simulink建立了该系统仿真模型,分析讨论了自由活塞的实际运动规律,并与上述理论解进行了对比、分析。研究结果表明,自由活塞式内燃发电机的活塞运动不同于传统旋转内燃机,它可视为变阻尼、变刚度的单自由度受迫振动,振动频率与外部周期性燃烧激励相关联;此外,由于该系统的等效刚度系数以及阻尼系数均为正数,它对周期性激励表现出的响应最终稳定收敛进而保障内燃机稳定运行。该结果有利于进一步掌握自由活塞式内燃发电机的运动特性,并为实际样机设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 自由活塞 内燃机 受迫振动 振动特性 频率
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甲醇点燃式发动机爆震破坏形式试验研究 被引量：10
5
作者 姚安仁 罗震 +1 位作者 姚春德 续晗 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期122-127,共6页
在一台使用M100纯甲醇燃料并提高压缩比的四缸点燃式发动机运行过程中,强制发生爆震。通过对爆震时燃烧过程的监测及破坏后的活塞宏观及微观结构进行的分析,提出纯甲醇点燃式发动机发生爆震破坏的活塞失效形式。研究中观察到纯甲醇发动... 在一台使用M100纯甲醇燃料并提高压缩比的四缸点燃式发动机运行过程中,强制发生爆震。通过对爆震时燃烧过程的监测及破坏后的活塞宏观及微观结构进行的分析,提出纯甲醇点燃式发动机发生爆震破坏的活塞失效形式。研究中观察到纯甲醇发动机产生爆震时,发动机燃烧室内的爆发压力迅速升高,而且变化幅度剧烈,形成爆轰压力波。当该压力波作用在活塞上,使其表面及内部发生快速的热氧化腐蚀。金相分析表明,硅铝合金材质活塞的表面在爆轰波影响下,原始均匀分布的Al-Si合金成分发生错位。通过扫描电子显微镜进一步分析,发现失效的活塞表面发生绝热剪切熔孔。再通过X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)成分确定后,观察到失效活塞表面的晶型有了改变。根据获得的缸内燃烧情况,得出纯甲醇发动机发生爆震时的压力波破坏形式。对照爆震发生时发动机燃烧室内的缸压变化,提出一种爆震压力波对活塞表面的影响模式。 展开更多
关键词 甲醇爆 震活 塞压 力波
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基于Matlab/Simulink的直线发动机性能仿真研究 被引量：12
6
作者 王哲 叶晓倩 邓俊 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期69-73,共5页
建立了直线发动机的动力学及燃烧模型,通过Matlab/Simulink建模仿真,研究了直线发动机的运行特性,并定性分析了各主要设计、控制参数对系统性能的影响。研究结果表明:直线发动机的活塞组件质量直接影响系统输出性能,且在3.5~4 kg范围内... 建立了直线发动机的动力学及燃烧模型,通过Matlab/Simulink建模仿真,研究了直线发动机的运行特性,并定性分析了各主要设计、控制参数对系统性能的影响。研究结果表明:直线发动机的活塞组件质量直接影响系统输出性能,且在3.5~4 kg范围内输出功率较高;而对点火位置和喷油量的实时调节则是直线发动机控制的关键。 展开更多
关键词 内燃机 直线发动机 MATLAB/SIMULINK 活塞组件质量 实时调节
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直线发动/发电机启动性能仿真研究 被引量：6
7
作者 邓俊 叶晓倩 +1 位作者 尹兆雷 王哲 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期596-599,613,共5页
对一台直线发动/发电机的启动过程进行了研究,提出了基于速度信号的启动力方向控制模式,并通过Matlab/Simulink动力学仿真研究了该模式下系统的运行特性及启动性能.结果表明,启动力的精确换向是直线发动/发电机启动控制的关键;在基于速... 对一台直线发动/发电机的启动过程进行了研究,提出了基于速度信号的启动力方向控制模式,并通过Matlab/Simulink动力学仿真研究了该模式下系统的运行特性及启动性能.结果表明,启动力的精确换向是直线发动/发电机启动控制的关键;在基于速度信号的启动力方向控制模式下,系统的能量损耗较小,经优化的系统启动力约为135N;运动组件在启动过程中作频率、幅值逐渐增大的直线往复运动. 展开更多
关键词 直线发动 发电机 启动 启动力方向 速度信号
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自由活塞汽油直线发电机燃烧过程特性 被引量：7
8
作者 袁晨恒 冯慧华 +1 位作者 王梦秋 左正兴 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期127-132,共6页
为了获得自由活塞汽油直线发电机工作过程中的燃烧特性,根据试验测得的活塞运动曲线对其燃烧过程进行了CFD仿真研究,并对比传统发动机分析了两种发动机活塞运动规律差异对燃烧过程的影响规律。研究发现:与传统发动机相比,自由活塞汽油... 为了获得自由活塞汽油直线发电机工作过程中的燃烧特性,根据试验测得的活塞运动曲线对其燃烧过程进行了CFD仿真研究,并对比传统发动机分析了两种发动机活塞运动规律差异对燃烧过程的影响规律。研究发现:与传统发动机相比,自由活塞汽油发电机缸内最高燃烧压力和平均温度均较小,且最高燃烧压力保持时间较短,这有助于减少NO污染物;自由活塞直线发电机燃烧放热率呈现'缓和长'的特点,燃烧放热过程等容度较低;自由活塞直线发电机较少的混合气在上止点前完成燃烧,压缩行程负功较小,但由于后燃较严重,其指示效率较传统发动机低。 展开更多
关键词 动力机械工程 自由活塞汽油机 燃烧特性 活塞运动特性 点火时刻
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自由活塞内燃发电机稳定运行参数耦合分析 被引量：7
9
作者 袁晨恒 冯慧华 +1 位作者 许大涛 左正兴 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1-5,共5页
针对自由活塞内燃发电机较难实现稳定运行的问题,对自由活塞内燃发电机工作过程活塞受力状况进行了分析,结果表明其工作过程可以看成是单自由度有阻尼强迫振动系统。结合工作过程中的能量守恒原理,分析了自由活塞内燃发电机稳定运行过... 针对自由活塞内燃发电机较难实现稳定运行的问题,对自由活塞内燃发电机工作过程活塞受力状况进行了分析,结果表明其工作过程可以看成是单自由度有阻尼强迫振动系统。结合工作过程中的能量守恒原理,分析了自由活塞内燃发电机稳定运行过程中结构参数与性能参数之间的耦合关系,通过等效计算,获得了自由活塞内燃发电机稳定工作所需要的匹配参数。并以一样机为例,对分析结果进行了仿真验证,结果表明通过等效计算所确定的匹配参数能够近似实现稳定运行,验证了分析的正确性。 展开更多
关键词 自由活塞 内燃发电机 稳定运行 参数耦合 能量等效
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液压自由活塞发动机的能量平衡分析 被引量：18
10
作者 夏必忠 傅新 杨华勇 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期76-80,共5页
液压自由活塞发动机是将一次动力机—内燃机与二次动力机—液压泵的集成为一体 ,以液体为工作介质 ,利用油液压力能来实现动力非刚性传输的复合发动机。针对稳态运转的液压自由活塞发动机 ,分析了其能量输入、耗散、分配及输出情况 ,给... 液压自由活塞发动机是将一次动力机—内燃机与二次动力机—液压泵的集成为一体 ,以液体为工作介质 ,利用油液压力能来实现动力非刚性传输的复合发动机。针对稳态运转的液压自由活塞发动机 ,分析了其能量输入、耗散、分配及输出情况 ,给出了各能量组分所占的比例 ,并估算了活塞的最大运动速度和负载压力。为HFPE的结构设计、控制和效率提高指明方向。 展开更多
关键词 液压自由活塞发动机 动力传输 能量平衡分析
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耦合动力学的微发动机燃烧过程研究 被引量：5
11
作者 王谦 陈博 +2 位作者 刘庆 陈俊杰 陈泽 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期242-248,共7页
基于丙烷燃烧化学动力学机理并考虑传热、漏气过程对微型自由活塞发动机均质充量压缩燃烧(HC-CI)过程进行数值模拟研究,结合Star-CD/Kinetics软件实现了自由活塞运动与燃烧过程耦合的计算方法,在此基础上,详细研究了不同参数下微型发动... 基于丙烷燃烧化学动力学机理并考虑传热、漏气过程对微型自由活塞发动机均质充量压缩燃烧(HC-CI)过程进行数值模拟研究,结合Star-CD/Kinetics软件实现了自由活塞运动与燃烧过程耦合的计算方法,在此基础上,详细研究了不同参数下微型发动机燃烧过程压力、温度的变化规律,探讨了微发动机循环过程中传热损失和混合气泄漏对微尺度燃烧过程的影响,研究结果表明:当量比、压缩比和自由活塞频率显著影响微发动机燃烧过程,传热损失对微HCCI自由活塞发动机燃烧过程的影响不大,而混合气泄漏损失的影响比较明显。 展开更多
关键词 微发动机 均质压燃 数值模拟 自由活塞
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天然气发动机汽车的优势和发展现状 被引量：12
12
作者 刘永峰 张幽彤 裴普成 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2006年第z2期395-397,共3页
从社会环保效益、经济效益和使用安全等角度出发,详细论述了天然气发动机汽车的优势和当前发展状况。从发动机功率下降、腐蚀与早期磨损两方面分析了当前天然气发动机汽车所面临的问题及其产生原因,并提出了提高天然气汽车功率和磨损的... 从社会环保效益、经济效益和使用安全等角度出发,详细论述了天然气发动机汽车的优势和当前发展状况。从发动机功率下降、腐蚀与早期磨损两方面分析了当前天然气发动机汽车所面临的问题及其产生原因,并提出了提高天然气汽车功率和磨损的措施。 展开更多
关键词 天然气发动机汽车 环保效益 经济效益 安全
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自由活塞内燃发电机低速不稳定性影响因素分析 被引量：4
13
作者 刘福水 姜一通 +1 位作者 张长岭 王道静 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第18期109-115,F0004,共8页
单缸低速试验表明,自由活塞内燃发电机低速模式缸内燃烧并不稳定,呈间隔循环着火。为探索其原因,构建了系统CFD(计算流体力学)模型,对比分析了自由活塞内燃发电机换气过程与传统二冲程内燃机换气过程之间的差异,通过计算解释了试验中着... 单缸低速试验表明,自由活塞内燃发电机低速模式缸内燃烧并不稳定,呈间隔循环着火。为探索其原因,构建了系统CFD(计算流体力学)模型,对比分析了自由活塞内燃发电机换气过程与传统二冲程内燃机换气过程之间的差异,通过计算解释了试验中着火不稳定的现象,并得到了换气过程中影响换气效果的关键因素是扫气箱容积变化率的结论。随后探寻改善自由活塞内燃发电机低速不稳定性的设计策略,在计算模型中进一步研究了动子(磁棒)直径、扫气箱容积、进气增压压力对换气过程的影响。研究发现:减小动子直径与缸径比、对进气增压能显著改善自由活塞内燃发电机的换气效果,而在保证提供充分混合气量基础上扫气箱容积的改变对换气效果影响不大。 展开更多
关键词 自由活塞发动机 内燃机 扫气 计算机流体动力学(CFD) 内燃发电机 换气 扫气箱
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基于Matlab的微型发动机燃烧过程仿真建模 被引量：7
14
作者 王谦 陈博 陈泽 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS 北大核心 2010年第2期179-183,共5页
为研究微型HCCI自由活塞发动机的工作性能,应用Matlab软件对其单次冲击的燃烧过程进行仿真建模,分别建立考虑传热、漏气的零维总包化学动力学模型和理想气体模型,并将仿真计算结果与试验结果进行比较.运用传热漏气模型对微型HCCI自由活... 为研究微型HCCI自由活塞发动机的工作性能,应用Matlab软件对其单次冲击的燃烧过程进行仿真建模,分别建立考虑传热、漏气的零维总包化学动力学模型和理想气体模型,并将仿真计算结果与试验结果进行比较.运用传热漏气模型对微型HCCI自由活塞发动机不同初始速度下的燃烧特性进行模拟,得到自由活塞初始速度对工作压力、温度、活塞运行位置的变化规律的影响以及不同初始速度下自由活塞的运动特性.结果表明气体泄漏和传热对燃烧过程影响较大,考虑传热漏气模型的微燃烧模拟结果与试验数据吻合较好,为微动力装置的性能评价和设计提供理论依据. 展开更多
关键词 微型发动机 均质充量压燃 自由活塞 漏气 初始速度
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自由活塞发动机的活塞运动规律优化与试验 被引量：6
15
作者 林继铭 徐照平 闫皓 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期82-88,共7页
为了提高四冲程、点燃式自由活塞发动机系统的输出效率,该文在分析其工作原理的基础上,设定边界约束和路径约束,建立了活塞运动规律优化模型。基于系统工作过程中活塞分阶段运行的特性,采用高斯伪谱法离散状态与控制变量,将活塞运动规... 为了提高四冲程、点燃式自由活塞发动机系统的输出效率,该文在分析其工作原理的基础上,设定边界约束和路径约束,建立了活塞运动规律优化模型。基于系统工作过程中活塞分阶段运行的特性,采用高斯伪谱法离散状态与控制变量,将活塞运动规律优化问题离散化为非线性规划问题,并结合序列二次规划算法求解最优化问题。仿真结果表明:采用分阶段的电磁力作用规律,优化活塞位移与速度曲线,可提高缸内气体对外做功能力与降低传热损失,使系统指示效率由41.0%增加到45.3%。同时由试验验证了所提出方案的可行性与有效性,试验中系统发电效率由28.8%提升到31.2%,系统性能明显提升。该文对此类动力装置的后续研究提供了参考。 展开更多
关键词 发动机 优化 模型 自由活塞 运动规律 高斯伪谱法
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自由活塞发动机活塞环密封特性研究 被引量：5
16
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5期151-156,共6页
为获得自由活塞发动机活塞环密封特性,基于热力学方程和一维等熵流动方程建立了工作过程活塞环密封数学模型,对比发动机静态密封试验数据对模型进行了修正。运用所建密封模型和已有工作过程计算模型分析了自由活塞发动机和传统发动机活... 为获得自由活塞发动机活塞环密封特性,基于热力学方程和一维等熵流动方程建立了工作过程活塞环密封数学模型,对比发动机静态密封试验数据对模型进行了修正。运用所建密封模型和已有工作过程计算模型分析了自由活塞发动机和传统发动机活塞环密封特性之间的差异,并研究了相关参数对自由活塞发动机漏气损失的影响规律。研究发现:一个循环时间内,自由活塞发动机活塞环密封工作的时间较传统发动机长,但缸内气体泄漏质量较少;压缩过程中,自由活塞发动机缸内气体泄漏质量较多,但燃烧过程和膨胀过程泄漏的质量较少;选取适当的压缩比、活塞环间距和电磁负载有助于减小漏气损失。 展开更多
关键词 内燃机 自由活塞发动机 活塞环 密封 漏气损失
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液压自由活塞发动机止点位置控制研究 被引量：4
17
作者 吴维 苑士华 +1 位作者 胡纪滨 荆崇波 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期513-518,共6页
研究液压自由活塞发动机活塞运动止点控制方法,进而提高系统运行的稳定性。对单活塞液压自由活塞发动机活塞位置控制基本原理进行了理论分析,研究了活塞止点控制的影响因素。基于仿真和试验结果,确定了上止点精确控制主要控制量,分析了... 研究液压自由活塞发动机活塞运动止点控制方法,进而提高系统运行的稳定性。对单活塞液压自由活塞发动机活塞位置控制基本原理进行了理论分析,研究了活塞止点控制的影响因素。基于仿真和试验结果,确定了上止点精确控制主要控制量,分析了下止点精确控制策略及其极限位置限制方法。研究结果表明,上止点精确控制主要影响因素为活塞压缩过程的初始运动位置和初始压缩位置,下止点精确控制策略需要同时控制活塞所传递的能量以及活塞下止点附近的动力学过程。活塞下止点极限位置应采用组合方法限制,前期基于液压节流作用的热能法,后期基于液压油体积弹性模量的势能法。 展开更多
关键词 流体传动与控制 自由活塞发动机 止点位置 控制方法 能量平衡
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多火花塞点火实现快速燃烧的试验研究 被引量：5
18
作者 李国田 汪洋 +3 位作者 徐帅卿 肖欢 田相龙 李冀辉 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期28-33,40,共7页
使用快速压缩-膨胀机改装的多火花塞点火试验台架,研究了火花塞数目对指示功大小、最高燃烧压力和最大压升率、燃料放热速率及爆震特性的影响。得到结果如下:液压源压力及混合气浓度相同,点火相位从上止点前5~35mm逐渐增大时,指示功先... 使用快速压缩-膨胀机改装的多火花塞点火试验台架,研究了火花塞数目对指示功大小、最高燃烧压力和最大压升率、燃料放热速率及爆震特性的影响。得到结果如下:液压源压力及混合气浓度相同,点火相位从上止点前5~35mm逐渐增大时,指示功先增大后减少,即存在最佳点火相位;随着火花数目的增加,最佳点火时刻后移;多火花塞点火的放热速率、最高燃烧压力和压升率、指示功均比单火花塞点火有明显提升,提升幅度和火花塞数目并不成线性关系;在混合气稀薄时,多火花塞点火对燃烧速率及指示功的提升作用更加明显;随着液压源压力的增大,相同点火相位时,多火花塞比单火花塞点火爆震倾向更加严重。 展开更多
关键词 液压自由活塞发动机 多火花塞点火 快速压缩-膨胀机 快速可控燃烧
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自由活塞式内燃发电机动态仿真与特性分析 被引量：14
19
作者 肖翀 左正兴 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期46-49,共4页
根据自由活塞式内燃发电机的运行原理,建立了基于动力学和热力学方程的自由活塞式内燃发电机动力学模型。通过对动力学模型的数值求解,获得了系统的动态特性,并进一步分析了质量、输入能量、点火位置、负载等对系统性能的影响,同时对系... 根据自由活塞式内燃发电机的运行原理,建立了基于动力学和热力学方程的自由活塞式内燃发电机动力学模型。通过对动力学模型的数值求解,获得了系统的动态特性,并进一步分析了质量、输入能量、点火位置、负载等对系统性能的影响,同时对系统频率特性进行了研究。研究结果表明系统为自激系统,通过输入参数的合理控制,可实现系统稳定频率下的运行。 展开更多
关键词 自由活塞 内燃机 直线电机 动态特性
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自由活塞发电机动力学过程的非线性模型 被引量：9
20
作者 肖翀 左正兴 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期966-969,共4页
为分析自由活塞发电机的动力学过程,提出一个可解析求解的动力学模型.根据自由活塞发电机的动力和负载特性,建立了自由活塞发电机动力学过程的非线性模型,利用能量平衡原理得到了该非线性模型的一次近似解.结果表明:自由活塞发电机系统... 为分析自由活塞发电机的动力学过程,提出一个可解析求解的动力学模型.根据自由活塞发电机的动力和负载特性,建立了自由活塞发电机动力学过程的非线性模型,利用能量平衡原理得到了该非线性模型的一次近似解.结果表明:自由活塞发电机系统为典型的自激系统,存在一个稳定极限环;系统的稳定运行频率由燃烧室内气体的非线性刚度、燃烧能量及速度共同决定,并且后者为主导因素. 展开更多
关键词 自由活塞 内燃机 直线电机 非线性模型 近似解
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