袭来,一冷到底.PDFVIP

热优化 袭来，一“冷”到底 为了设计有史以来功率密度最高的转子发动机， Orbital Power的工程师需要充分冷却外壳，才能 延长转子叶尖区的使用寿命。通过采用ANSYS软件来优化水冷套的设计，他们成 功实现了这一目标。与使用构建-测试方法相比，这种方法所需的时间不足三分 之一。 作者：Shawn Okun ， 美国莱克兰Orbital Power 有限公司总裁； Wenwei Zeng ， 美国莱克兰Orbital Power 们中的大多数人都熟悉活塞变换方向、来回运动的内燃机。但在转子发动机 有限公司燃烧工程师 我（或根据其发明人命名的汪克尔发动机）中，部件只在一个方向上转动和移 动。在位于花生状机壳内的燃烧室中以四冲程运行的工作周期可驱动三叶转 子。吸入、压缩、点火和排气都在外壳内旋转转子限定的四个密室中发生。与活塞发 动机相比，转子发动机通常更简单、更平稳，同时也更紧凑。它们每分钟不仅拥有前所 未有的高转速，而且还具有高动力重量比，是需要高功率轻重量等便携式应用的理想 选择。 A B A B B B A A ^通用转子发动机的四冲程工作周期图。图片来源：Y_tambes文件授权 =GFDL © 2016 ANSYS, INC. ANSYS ADVANTAGE 19 “冷水”袭来，一“冷”到底（续） Orbital Power始终致力于为发电机组和无人机等应用生产2.5马力至40马力的转子发 动机。公司的必威体育精装版款ORB-20A转子发动机具有极高 的动力重量比，一个人用背包就能带走500瓦特的 在ANSYS仿真工具的引导下， “ 发电机。之所以其功率密度高，一部分原因是新 Orbital Power成本降低达93% ， 款发动机以煤油等重油为燃料，这种燃料的热 值比汽油高。此外，重油还具有成本更低、处 设计时间缩短70%。” 理更安全、存储和运输更便捷以及润滑品质更 高等优势。另一款Orbital Power发动机/发电机组合可使用40马力的发动机提供10KVA的 电力，该发动机重17磅，是同类竞争产品重量的五分之一。 另一方面，重油设计也提出了严峻的设计挑战，这是因为重油会产生更多热量，而 且轨道发动机具有逐渐发热的自然趋势。燃烧会发生在靠近转子叶尖的地方，在这里转 子叶尖能烫开外壳，而且温度将超过所有可用转子叶尖材料的极限。借助ANSYS CFX计算 流体动力学(CFD)软件，Orbital Power研发出了一款能让叶尖温度保持在安全水平的独特 水冷系统，从而克服了这一问题。 散热设计挑战 ORB-200L 的最初概念设计使用空 气冷却，但Orbital P