空气动力汽车工作过程及性能分析

摘要

21世纪以来，人们的环境保护意识不断提高，人们意识到汽车的广泛使用是造成环境污染的一个重要因素，另一方面，石油是汽车的动力来源，作为不可再生能源，石油终有枯竭的一天，所以无论从环保还是人类的可持续发展方面来说，研发新型动力汽车都是必要的。而气动汽车相比其他新型动力汽车有着不可比拟的优势，压缩空气动力发动机将高压空气存储的压力能转换为机械能输出，工作过程实现了零排放，是真正意义的环保汽车。 本文运用热力学理论对气动汽车的工作过程进行了分析，对气动汽车的能效利用也进行了分析，对于气动汽车动力系统的设计和优化具有一定的参考价值。 本文的主要内容如下: 第一章概述了气动汽车的提出背景，分析了国内外在该领域的研究现状以及发展趋势，并从各方面分析了气动汽车的可行性，最后指出了本文所做的主要工作: 第二章分析了气动汽车的工作过程以及工作原理，建立了气动发动机工作过程的数学模型，并运用热力学理论建立并简化了气动发动机工作过程中的能量守恒方程以及质量守恒方程，为后续的模拟工作奠定了基础。 第三章运用改进的欧拉方法编程进行迭代计算，模拟了高压空气在气缸中的压力随曲轴转角变化规律，温度随曲轴转角的变化规律，扭矩随曲轴转角的变化规律，并分析了耗气量、扭矩和平均有效功率随转速、进气持续角、进气压力的变化规律，为气动发动机的设计提供了参考。 第四章从整体出发详细分析了气动汽车动力系统各环节的能量分配，并分析了进气压力，环境温度等因素对气动汽车能量利用的影响，从而进一步得到动力系统的能效分配随各参数变化的规律，得出节流减压损失的有效能是影响气动发动机能效利用的最关键因素。

目录

声明

摘要

1．1引言

1．2传统汽车面临的挑战

1．2．1能源问题

1．2．2环境问题

1．3新型动力汽车

1．4空气动力汽车

1．4．1国外现状

1．4．2国内研究现状

1．4．3气动汽车的优势

1．4．4可行性分析

1．5应用前景

1．6本文的主要工作

1．7本章小结

第2章气动发动机工作工程分析及模型建立

2．1气动发动机工作过程

2．2模型建立

2．3本章小结

第3章气动发动机模拟

3．1气动发动机数值模拟

3．1．1气门面积的确定

3．2气动发动机性能指标分析

3．2．1转速对气动发动机性能的影响

3．2．2进气持续角对气动发动机性能的影响

3．2．3进气压力对气动发动机性能的影响

3．3本章小结

第4章气动发动机能量利用分析

4．1动力系统性能分析方法

4．2各环节能效分析

4．2．1高压空气存储的有效能分析

4．2．2高压空气节流减压过程分析

4．2．3换热器内有效能分析

4．2．4气动发动机性能分析

4．3气动汽车整体能效分析

4．3．1储气罐绝热放气过程

4．3．2储气罐等温放气过程

4．4系统能效利用率影响因素分析

4．4．1储气罐中初始压力大小对气动发动机性能的影响

4．4．2气动发动机进气压力对性能的影响

4．4．3环境温度对系统能效利用的影响

4．4．4进气温度对系统性能的影响

4．4．5泄露指数对系统性能的影响

4．5本章小结

5．1全文总结

5．2工作展望

参考文献

致谢