自由活塞内燃发电系统仿真与试验技术

\"本书以自由活塞内燃发电系统为对象，聚焦该新型动力系统仿真方法与试验测试技术，系统地介绍了自由活塞内燃发电系统研发中涉及的仿真理论、方法和样机试验测试技术。全书共7章，主要内容包括系统运行特性建模与仿真、缸内工作过程建模与仿真、缸内缸外传热过程仿真分析、控制系统开发、电能转换与储存系统开发、辅助系统开发、物理样机一体化测控平台设计开发等。本书内容为作者团队多年科研成果总结与凝练，涉及自由活塞内燃发电系统研究开发多个领域，详细阐述自由活塞内燃发电系统样机开发中涉及的仿真与试验测试技术、方法，以便于读者更好的理解掌握该新型内燃动力系统样机的开发测试方法和流程。 本书可作为车辆工程、动力机械及工程等相关专业工程技术人员的参考书，也可作为大专院校相关专业的教师、研究生和本科生的教材或参考书。\"

冯慧华，工学博士，北京理工大学机械与车辆学院长聘教授，博导，北京市教学名师。中国内燃机学会常务理事兼副秘书长、中国内燃机学会设计与智能制造分会主任委员，中国汽车工程学会振动噪声分会委员，中国高等教育学会工程教育专委会理事，中国工程教育专业认证协会能源动力类专业认证委员会副秘书长。主要从事车用内燃发电动力技术、车辆与动力系统NVH技术领域研究，牵头某局车用动力十四五规划论证，承担某委陆上先进动力重大专项、某局车用动力基础产品创新计划重大项目等项目20余项，获国防科技进步二等奖、三等奖各1项，发表SCI/EI论文近100篇，出版专著教材3部，授权发明专利40余项。主讲《内燃机设计》《Mechanical Vibration》等本研课程，主持教育部新工科项目等省部级以上教改项目3项，牵头获国家级教学成果二等奖1项、国家级一流课程1门、北京市教学成果一等奖2项。

第1章 系统运行特性建模与仿真 1.1 零维仿真模型搭建 1.1.1 动力学模型 1.1.2 电机力模型 1.1.3 缸内热力学模型 1.1.4 气缸内各阶段热力学过程分析 1.1.5 Simulink仿真模型 1.2 FPEG起动策略以及起动过程仿真分析 1.2.1 FPEG起动策略研究 1.2.2 对置单缸双活塞发电机系统双直线电机同步起动过程数值仿真 1.2.3 对置单缸双活塞发电机系统单直线电机同步起动过程数值仿真 1.2.4 对置单缸双活塞发电机系统高压气源起动过程数值仿真 1.3 工况及缸内工作过程参数变化对FPEG活塞动子组件动力学特性的影响仿真分析 1.3.1 不同工况对FPEG活塞动子组件动力学特性影响的研究 1.3.2 不同参数对FPEG活塞动子组件动力学特性影响的研究 1.3.3 喷油量对FPEG活塞动子组件动力学特性的影响研究 1.3.4 点火时刻对FPEG活塞动子组件动力学特性的影响研究 1.4 活塞动子组件质量、压缩比等对FPEG动力学特性的影响仿真分析 1.4.1 活塞动子组件质量 1.4.2 泄漏面积 1.4.3 电机力系数 参考文献 第2章 缸内工作过程建模与仿真 2.1 FPEG活塞动子运动规律坐标系转换技术研究 2.1.1 简化等效方法概述 2.1.2 等效曲轴转角法 2.1.3 等效连杆法 2.1.4 等效转速法 2.2 FPEG换气过程建模及仿真模拟 2.2.1 FPEG换气过程湍流模型 2.2.2 FPEG换气过程仿真模型构建 2.2.3 FPEG换气过程仿真结果 2.3 FPEG燃烧过程建模及仿真模拟 2.3.1 FPEG自由活塞内燃机燃烧过程理论模型 2.3.2 三维流场仿真条件及结果分析 2.4 典型换气方式对换气及燃烧过程的影响 2.4.1 回流扫气换气方式对换气及燃烧过程的影响 2.4.2 直流扫气换气方式对换气及燃烧过程的影响 参考文献 第3章 缸内、缸外传热过程仿真分析 3.1 FPEG缸内-机外传热过程理论建模与仿真 3.1.1 活塞的温度场分析 3.1.2 连杆温度场分析 3.1.3 动子温度场分析 3.1.4 直线电机的温度场理论建模技术研究 3.2 FPEG缸内-活塞-连杆动子传热过程的理论建模与仿真 3.2.1 FPEG多学科耦合瞬态传热模型 3.2.2 FPEG结构传热有限元数值计算模型 3.2.3 整体结构建模及网格划分 3.2.4 FPEG结构传热特性分析