论文摘要：气动发动机换热系统设计研究与实验验证

随着科技日新月异地发展，汽车给人们的生活带来了便捷，但同时，人类也面临着诸多问题[1]。能源危机就是近年来逐渐显现在人们面前的难题之一。传统汽车的能源来源是汽油、柴油、天然气等不可再生化石性燃料。而伴随着汽车工业的长期发展，地球上化石燃料的总量即将面临枯竭。新能源汽车的概念应运而生，其中气动汽车凭借其无污染，成本低，能源来源容易获得等方面优势而具有广阔的发展前景。因此，以压缩空气为动力的发动机的研究近年来成为热点[2]。

气动发动机与传统的活塞式汽油发动机结构极其相似，但关键不同是气动发动机工作过程无燃烧，因此，高压气体在膨胀推动活塞做功时将产生剧烈温度下降，从而引发“冰堵”问题。为解决“冰堵”问题，保证气动发动机正常运行，气动汽车正常被使用，本文介绍了气动发动机换热系统的设计研究过程，在后两章中，对气动发动机换热系统进行实验验证，并对气动汽车的改装进行了介绍[3]。

首先，针对气动发动机的结构做了介绍，并说明了其结构组成、工作过程以及“冰堵”问题发生的原因和易发生“冰堵”现象的关键部位。

其次，针对气动发动机中易发生“冰堵”的关键部位，在气动发动机结构上做了相应设计。其中，针对第一代气动发动机和第二代气动发动机，分别采用电加热片和循环水套换热两种换热方式对气动发动机进行供热。

再次，根据上述设计的换热结构物理模型，采用分布式仿真的方式，借助流体仿真分析软件FLUENT对有换热系统条件下发动机正常工作过程中的温度场分布情况作以仿真分析。从仿真的结果中可以看出，换热结构设计的可行性得到证明。

仅仅用仿真的方式证明换热设计的可行性是不全面的，因此针对气动发动机，搭建了气动发动机实验测试平台。在实验平台上，分别测量了气动发动机在无换热情况下运行时的关键部位温度和有换热情况下关键部位的温度以作对比。通过实验对比的方法，证明换热系统对保证气动发动机正常工作的有效性。

最后，结合上述换热系统研究结果，针对“气动汽车的改装”做了简单介绍。气动发动机换热系统设计研究的最终目的即为保证气动发动机正常运行，气动汽车可正常被使用。从改装结果中可以看到，实验目的已达到。

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