Axial vane rotary engines preliminary design by quasi dimensional modeling technique

طراحي اوليۀ موتورهاي دوراني پره محوري با استفاده از روش مدلسازي شبه ابعادي

موتورهاي دوراني از نظر قابليت ها همچنان داراي مزاياي بسياري نسبت به موتورهاي رفت و برگشتي رايج مي باشند. اما موتورهاي رفت و برگشتي بخاطر مكانيزم ساده آببندي محفظه احتراق جزو موتورهاي رايج در دنيا مي باشند. اين مقاله به نحوه عملكرد، طراحي، مدلسازي و تحليل يك نوع موتور دوراني جديد، موتور دوراني پره محوري، ميپردازد. يكي از اجزاء مهم موتور دوراني پره محوري، بادامك آن است كه مي تواند بر رفتار ديناميكي موتور تاثير داشته باشد. در اين مطالعه 7 نوع بادامك مختلف به منظور يافتن بادامك بهينه از نظر رفتار سينماتيكي، داشتن كمترين ميزان سرعت، شتاب، ژرك و زاويه فشار و عمر كاري (TBO) شبيه سازي شده و آنها با بادامك متداول بكار رفته در موتورهاي دوراني پره محوري مقايسه و بادامك بهينه پيشنهاد شده است. همچنين به منظور يافتن فشارها و نيروهاي اعمال شده به اجزاء موتور دوراني پره محوري يك مدل دوناحيه اي و شبه ابعادي بعنوان يك مدل ساده، سريع و دقيق براي شبيه سازي چرخه عملكردي موتور بدون نياز به انجام محاسبات پيچيده و همچنين بدون نياز به دانستن اطلاعات دقيق ابعادي آن، توسعه داده شده است . در نهايت با استفاده از يك مدل پارامتريك براي موتور دوراني پره محوري شامل پارامترهاي ابعادي و عملكردي آن، برخي از ملاحظات طراحي آن مورد بررسي قرار گرفته است.

The rotary motion engines have still potentially many advantages over the conventional reciprocating engines. But only the reciprocating engine became the dominant mechanism for engines because of the simplicity of the combustion chamber sealing mechanism. This paper describes the basic concept, design, modeling and analysis of a new rotary engine type, axial vane rotary engine. One of important component in the axial vane rotary engine is cam profile which can affect the dynamic behaviors of engine. Seven cam profiles are simulated and compared kinematically to find an optimum cam profile with minimum velocity, acceleration, jerk and pressure angle to have an axial vane rotary engine with high TBO (Time Between Overhaul) with respect to conventional type. In addition, a two-zone, quasi-dimensional model as a simple, fast and accurate model, is developed to simulate engine operating cycle and find the chambers pressure. The parametric modeling of an axial vane rotary engine as a prototype, including main parameters (geometrical and operating) is studied and some design considerations are investigated.