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摘要
针对活塞式膨胀机的工作过程，利用能量方程、气体状态方程、拉格朗日方程等建立了非线性瞬时的热力学和动力学模型，实现对系统的精确建模和性能研究。利用MATLAB/Simulink得到的仿真转速/功率与实验平台测得的转速/功率进行比较，验证了数学模型的正确性。通过仿真模型研究了进气压力、负载扭矩对活塞式膨胀机系统性能的影响，并分析了进气温度对系统性能的影响。研究表明：在一定压力条件范围内，随着负载扭矩的增加，活塞式膨胀机的输出功率和效率分别增大到一定峰值后减小，最大峰值功率为3.97 kW,最大峰值效率为38.8%;负载扭矩40 N·m,进气压力2 MPa时，排气阶段的压力为0.55 MPa,占进气压力的27.8%;提高进气温度会提高系统的输出功率和效率。
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