[01696885]内燃机余热能回收的高效联合循环运行机理及控制方法

项目属动力工程技术领域。近十年来，旨在提高内燃机总能转化效率的余热利用技术成为国际研究热点。在众多内燃机余热回收技术中，有机朗肯循环技术以其较高的回收效率、较高的稳定性及灵活性，得到了广泛的应用。对于内燃机-有机朗肯联合循环，如何设计合理的联合循环运行模式并制定相应的控制策略，以及如何实现其各运行参数的协同优化都是亟待解决的难点问题。此外，有机朗肯循环中换热器、膨胀机等关键部件的高效化、小型化、轻量化和集成化也是内燃机余热回收技术的研究核心。在国家自然科学基金和北京市自然科学基金的支持下，项目组针对上述问题展开了深入研究，主要发现点如下： 1．提出了一种适用于内燃机-有机朗肯联合循环的运行模式判别方法及协同控制策略。通过设计内燃机-有机朗肯联合循环的四种工作模式：启动、怠速、做功、停机及采取相应的协同控制策略，实现联合循环在上述四种工作模式之间的自动切换及高效运行。 2．构建了“三维度”内燃机-有机朗肯联合循环运行性能的综合评价体系。通过构建内燃机-有机朗肯联合循环的热力性能优化、传热过程匹配、经济性能提升的综合评价体系，以热力学、传热学、经济性三效评价为优化决策目标，阐明了内燃机-有机朗肯联合循环的运行机理。 3．发现了关键部件与内燃机-有机朗肯联合循环综合性能的有效性关系。根据场协同原理发展了换热器低阻流动强化传热控制方法，设计了一种新型耦合系统自由活塞直线发电机，为联合循环的高效化、小型化、轻量化和集成化提供支持。 项目的8篇代表作中1篇入选ESI top1％高被引论文，3篇为中科院/JCR一区TOP期刊。该项目研究成果被美国、英国、德国、意大利、比利时、印度等20多个国家和地区的600余位学者进行了引用和评述，SCI他引次数共227次，产生了广泛的国际学术影响。