[发明专利]一种反三角转子发动机参数设计的计算方法

说明书

本发明公开了一种反三角转子发动机参数设计的计算方法，计算转子实际型线和缸体实际型线；按照曲轴转角为i/2移动转子实际型线，求取转子周向工作面线长度、缸体周向接触面线长度，求取工作容积平面的面积；若i≤1440，则i＝i+1，返回上述过程；若i＞1440，则根据缸体厚度、最大摆动角和偏心距求取单缸工作容积、排量与燃烧室凹坑容积；并计算端面密封片长度、密封片总长、进排气许用端面面积、最大密封角、不同转速密封片平均速率和燃烧上止点面容比。本发明为反三角转子发动机的设计和研发提供理论依据，缩短研发周期。本发明具有计算高效精确、支持并行计算、操作方便和界面整洁等优点。

技术领域

本发明属于内燃机仿真模拟设计领域，涉及一种反三角转子发动机参数设计的计算方法。

背景技术

随着无人机对航空动力的需求日益增加，能量密度高、续航能力强、成本低廉的小型化航空动力装置成为无人机领域的重要研究目标之一。与传统三角转子发动机不同，该反三角转子发动机也被称为反三角转子发动机(Inverted-Wankel Engine)，或称摆线转子发动机(Cycloid Rotor Engine)，是近年来新提出的一种新的转子发动机结构型式。与传统三角转子发动机相比，反三角转子发动机具有压缩比高、漏气量小的特点，可适用于火花点火和压燃点火工作方式，因而具有热效率高、结构紧凑、功重比高和可靠性高的优点。

传统的三角转子发动机设计方法比较成熟，参数设计已有相关理论，内燃机工作过程数值仿真软件中也有三角转子发动机模块，应用简便。但目前的所有内燃机工作过程数值仿真软件中尚没有反三角转子发动机模块，同时反三角转子发动机的转子和缸体型线创成理论复杂，发动机主要零部件的结构参数众多、涉及大量的理论公式计算，还有一些参数，如瞬时弧长、面积、工作容积等目前没有相应的计算公式，确定这些参数的工作十分繁杂，而转子发动机的工作过程仿真、发动机零部件强度计算等又需要这些参数才能进行，因此有必要采用计算机编程进行转子发动机诸多结构参数和运动学参数的确定，以实现反三角转子发动机的参数设计，快速完成反三角转子发动机的性能预测和优化，有效缩短研发周期。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效精确、操作简便的基于MATLAB的反三角转子发动机设计参数计算方法。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种反三角转子发动机参数设计的计算方法，包括以下步骤：

1)根据反三角转子发动机的偏心距、创成半径、平移距和转子缸体距离，计算转子实际型线和缸体实际型线；

2)从i＝0开始，每循环增加1个步长，按照曲轴转角为i/2移动转子实际型线，截取二维平面内单缸转子周向工作面线L1、缸体周向接触面线L2和工作容积平面Fa；采用弧长积分求取转子周向工作面线长度L1、缸体周向接触面线长度L2，采用函数polyarea求取工作容积平面的面积；

3)若i≤1440，则i＝i+1，返回步骤2)；若i＞1440，则根据缸体厚度、最大摆动角和偏心距求取单缸工作容积、排量与燃烧室凹坑容积；

4)根据转子周向工作面线、缸体厚度以及缸体周向接触面线，求取单缸转子工作面面积和缸体接触面面积；采用MATLAB中函数polyarea求取前后端面面积；

式中，L1为转子周向工作面线，B为缸体厚度，L2为缸体周向接触面线；

6)确定转子实际型线、缸体实际型线、前后端面面积、缸体接触面面积、单缸转子工作面面积以及单缸工作容积V随曲轴转角的变化规律；

7)计算端面密封片长度、密封片总长、进排气许用端面面积、最大密封角、不同转速密封片平均速率和燃烧上止点面容比。

进一步的，转子实际型线通过下式计算：