【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于发动机，尤其是涉及一种回转包容型发动机燃烧室构型参数化设计方法。
技术介绍
1、发动机燃烧室是形成动力输出的重要部位，燃油和空气在燃烧室发生剧烈化学反应，产生高温高压气体并推动活塞对外做功，完成热功转换。燃烧室构造形状对油气混合、燃烧等热功转换过程有着重要的影响，最终影响发动机的输出性能的高低。燃烧室构型设计得当，燃油和空气的混合便更为充分，使得可燃混合气更能以研发人员的设计在燃烧室中分布，提高燃烧效率，减少燃油附壁，进而提高热效率和燃油经济性。因此，对燃烧室新构型的探索研究有利于提升整机综合性能表现。
2、燃烧室构型的传统开发模式往往具有一定的局限性和低效性，由于燃烧室体积往往已被压缩比等总体指标限制，是固定值。而在确定构型轮廓组成后，构型各尺寸的选择要使得对应的燃烧室体积满足事先确定的取值，而通过三维建模软件建立燃烧室构型的几何模型这一传统方式只能正向计算体积，而不能根据相应的体积取值等约束获取构型设计方案；即便能通过人为试探的方法，利用三维建模软件建立燃烧室模型并测量其体积以获取若干可行构型设计方案，显然这个过程效率低下，需要耗费大量的时间在调整构型的各个尺寸参数，不利于设计开发过程的进行。
3、对燃烧室构型进行参数化设计，有利于精准定量描述燃烧室；结合计算机程序，可以快速筛选出大量满足各种几何约束(特别是体积取值约束)的燃烧室构型，这对工程实践和科学研究都有重要意义；在工程实践应用中，利用三维仿真技术，有利于高效求解出油气混合和燃烧效果最佳的燃烧室可行构型；在科学研究过程中，有利于探
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种回转包容型发动机燃烧室构型参数化设计方法，解决现有技术存在的传统的燃烧室构型效率低下，需要耗费大量的时间在调整构型的各个尺寸参数的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种回转包容型发动机燃烧室构型参数化设计方法，包括以下步骤：
3、步骤1、确定燃烧室的几何构成和选取定量描述燃烧室构型截面的基本参数；
4、步骤2、以基本参数为基础，计算出燃烧室构型截面各重要点、线的坐标和方程参数；
5、步骤3、将燃烧室截面划分成若干几何图形，根据上述步骤计算得到的参数，分别求取各分块的面积和形心坐标，得到燃烧室截面面积和形心位置，最后利用古尔丁定理计算得到燃烧室体积；
6、步骤4、利用穷举法筛选出若干燃烧室参数化设计方案。
7、优选的，燃烧室是空间回转体，由平面封闭几何图形绕对称轴旋转180°所扫过的空间构成，所述平面封闭几何图形是轴对称图形，轮廓由活塞轴线bf、与所述活塞轴线bf垂直设置的直线fe、与直线fe垂直设置的ec、以点c为起点的圆弧段ca和以点a为切点的切线ab组成。
8、优选的，所述截面的基本参数包括喉口直径d、燃烧室总体直径d、燃烧室总体高度h、燃烧室凹坑半径r和入口角α。
9、优选的，步骤2中燃烧室构型截面各重要点、线的坐标和方程参数的具体计算过程如下：
10、s21、根据几何关系，计算圆弧段ca对应圆心p坐标()、线段pa与竖直方向的夹角如下：
11、；
12、；
13、；
14、式中，d为燃烧室总体直径，单位为mm；r为燃烧室凹坑半径；单位为mm；为入口角，切线ab与竖直方向之间的夹角；
15、s22、根据切线ab与横纵轴夹角之间的关系，计算切线ab的斜率k，具体计算如下：
16、；
17、式中为切线ab的斜率；
18、s23、根据勾股定理，计算点c到过圆心p的水平线的距离，如下：
19、；
20、式中，为圆弧段ca对应圆心p的横坐标，单位为mm；d为喉口直径，单位为mm；
21、s24、根据点到直线距离的公式，计算切线ab在纵轴上的截距b，如下：
22、；
23、式中，k为切线ab的斜率；为圆弧段ca对应圆心p的纵坐标，单位为mm；
24、s25、根据几何关系，计算点c到燃烧室上顶面的距离和直线cp和水平线的夹角，如下：
25、；
26、；
27、式中，h为燃烧室总体高度，单位为mm；为点c到过圆心p的水平线的距离，单位为mm；
28、s26、根据几何关系，计算点c的横纵坐标，如下：
29、；
30、；
31、式中，为点c到燃烧室上顶面的距离，单位为mm；
32、s27、 根据切点到圆心的距离等于半径，结合点到直线距离公式，计算切点a的坐标()，如下：
33、；
34、；
35、式中，为圆弧段ca对应圆心p的横坐标，单位为mm；b为切线ab在纵轴上的截距，单位为mm；r为燃烧室凹坑半径；单位为mm；k为切线ab的斜率。
36、优选的，步骤3的具体过程如下：
37、s31、将燃烧室截面划分为5个部分，包括1号分块cef、2号分块bcf、3号分块bpc、4号分块bpa和5号分块pac；
38、s32、计算各分块的面积和截面总面积，具体如下：
39、1号分块cef截面的面积：；
40、2号分块bcf截面的面积：；
41、3号分块bpc截面的面积：；
42、4号分块bpa截面的面积：；
43、5号分块pac截面的面积：；
44、燃烧室截面总面积：；
45、s33、计算各分块截面的形心横坐标和总截面形心横坐标，具体如下：
46、1号分块cef截面的形心横坐标：；
47、2号分块bcf截面的形心横坐标：；
48、3号分块bpc截面的形心横坐标：；
49、4号分块bpa截面的形心横坐标：；
50、5号分块pac截面的形心横坐标：，其中，；
51、燃烧室截面形心横坐标：；
52、s34、计算燃烧室体积v，具体如下：
53、v==。
54、优选的，步骤4的具体过程为：设定各基本参数的取值集合，从而形成穷举空间；通过遍历穷举空间中的每一组参数并计算燃烧室体积，同时判断几何量值在容差范围内是否满足提前给定的约束条件，如果满足则记录下本轮参数组合，并进入下一组参数组合；如果不满足，则直接进入下一组参数的计算与判断；穷举结束后，得到满足设计约束的若干燃烧室构型。
55、优选的，约束条件取设计的构型要满足体积等于事先给定的燃烧室设计容积。
56、因此，本专利技术采用上述一种回转包容型发动机燃烧室构型参数化设计方法，具有以下有益效果：
57、（1）用参数定量描述燃烧室构造形状，使得对构型的确定更为精准；
58、（2）给出燃烧室体积的计算方法，避免在三维建模软件多本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种回转包容型发动机燃烧室构型参数化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种回转包容型发动机燃烧室构型参数化设计方法，其特征在于：燃烧室是空间回转体，由平面封闭几何图形绕对称轴旋转180°所扫过的空间构成，所述平面封闭几何图形是轴对称图形，轮廓由活塞轴线BF、与所述活塞轴线BF垂直设置的直线FE、与直线FE垂直设置的EC、以点C为起点的圆弧段CA和以点A为切点的切线AB组成。
3.根据权利要求2所述的一种回转包容型发动机燃烧室构型参数化设计方法，其特征在于：所述截面的基本参数包括喉口直径d、燃烧室总体直径D、燃烧室总体高度H、燃烧室凹坑半径R和入口角α。
4.根据权利要求3所述的一种回转包容型发动机燃烧室构型参数化设计方法，其特征在于，步骤2中燃烧室构型截面各重要点、线的坐标和方程参数的具体计算过程如下：
5.根据权利要求4所述的一种回转包容型发动机燃烧室构型参数化设计方法，其特征在于，步骤3的具体过程如下：
6.根据权利要求5所述的一种回转包容型发动机燃烧室构型参数化设计方法，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的一种回转包容型发动机燃烧室构型参数化设计方法，其特征在于：约束条件取设计的构型要满足体积等于事先给定的燃烧室设计容积。
...【技术特征摘要】
1.一种回转包容型发动机燃烧室构型参数化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种回转包容型发动机燃烧室构型参数化设计方法，其特征在于：燃烧室是空间回转体，由平面封闭几何图形绕对称轴旋转180°所扫过的空间构成，所述平面封闭几何图形是轴对称图形，轮廓由活塞轴线bf、与所述活塞轴线bf垂直设置的直线fe、与直线fe垂直设置的ec、以点c为起点的圆弧段ca和以点a为切点的切线ab组成。
3.根据权利要求2所述的一种回转包容型发动机燃烧室构型参数化设计方法，其特征在于：所述截面的基本参数包括喉口直径d、燃烧室总体直径d、燃烧室总体高度h、燃烧室凹坑半径r和入口角α。
4.根据权利要求3所述的一种回转包容型发动机燃烧室构型参数化设计方法，其特征在于，步骤2中燃烧室构型截面...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴晗，谢学远，周金城，王皓菡，李刚，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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