基于单缸机的快速压缩膨胀装置设计与仿真研究*

王欣然，李 铁,2*，黄 帅

(1.上海交通大学 海洋工程国家重点实验室，上海 200240； 2.高新船舶与深海开发装备协同创新中心，上海 200240)

0 引 言

发动机实验室常使用各种实验装置模拟内燃机的燃烧。由于实验目的不同，用来进行燃烧研究的实验装置种类众多。目前，喷雾燃烧实验装置主要有：可视容弹、光学发动机、快速压缩装置等[1，2]。

可视容弹，是一种容积恒定的燃烧装置。通过改变容弹内的环境参数，可以模拟发动机活塞处于上止点时的燃烧室环境。可视容弹结构简单，可方便改变实验过程中的热力学参数[3，4]。但它容积固定，难以模拟发动机缸内流场和产生较高容弹内流速。

光学发动机由普通实验发动机改造出光学通道而来。可在光学发动机上利用光学测试技术进行缸内直喷、均质充量压燃、废气再循环等研究，但光学发动机可视化自由度受结构限制较多[5]。

快速压缩装置(以下简称快压机)可使用简化的压缩冲程模拟内燃机中活塞的压缩过程。根据活塞到达上止点后是否保持位置不变，快压机可分为快速压缩装置和快速压缩膨胀装置[6-8]。快压机具有结构简单，可方便布置光学窗口，并可灵活地改变实验参数等特点[9]，因而被国内外科研人员广泛用于燃烧实验。国外西班牙瓦伦西亚理工大学的快压机由实验区域和驱动区域组成：实验区域由燃烧室组成，而驱动区域由4个不同的活塞组成；其推动活塞为气体驱动，它与驱动活塞为液压耦合；……