转子发动机是一种旋转式内燃机,具有功率密度高、功重比大等优点,但其狭长的燃烧室结构不利于火焰传播,导致燃烧效率低且有害排放多,因此提升转子发动机的燃烧效率一直是研究热点。发动机的进气过程是一个复杂的脉动和谐振过程,不仅对燃油的雾化及蒸发有重要影响,而且还影响着缸内混合气的形成及燃料的燃烧过程。基于此,本文采用CONVERGE软件构建了转子发动机工作过程的CFD模型,利用试验验证了计算结果,对发动机缸内流场、火焰传播及排放物生成规律进行了研究。此外,针对部分负荷下转子发动机的进气结构进行设计,为转子发动机的性能优化提供了理论指导。通过对比不同进气结构下转子发动机的缸内流场,发现采用端面进气结构时,进气气流会撞击燃烧室端盖并形成两个旋转方向相反、旋转中心平行于气缸前后端盖的滚流。采用周边进气结构时,燃烧室前端会形成单向流,后端的混合气受燃烧室壁面与进气气流的挤压形成滚流。采用复合进气结构时,多股气流相互干扰导致混合气流动复杂。采用周边进气与复合进气结构时,由于涡团提前耗散消失,燃烧室内较早形成与转子运动方向一致的单向流,导致缸内混合气流速增加,加快了燃烧过程。与端面进气转子发动机相比,周边进气和复合进气转子发动机OH的生成量分别增加了17.75%和15.64%。与此同时,与端面进气和周边进气相比,采用复合进气时进气口面积的增加使得充量系数分别提高了11.31%和5.16%,缸内峰值压力分别提升5.89%和2.72%。可见采用复合进气可以有效提升转子发动机的性能。在稀燃条件下,对5种不同端面进气角度下复合进气转子发动机的性能进行了研究。研究结果表明,随着进气角度的增加,端面进气气流与燃烧室后端面的撞击点不断向前移动,燃烧室前方滚流半径增大;当端面进气角度大于30°时,从周边进气口进入的混合气在燃烧室后端形成滚流。随着端面进气角度的增加,缸内混合气流速加快,有利于燃烧反应的进行。与0°时相比,当端面进气角度增加至60°时,燃烧室内峰值压力提升7.44%,排放物中HC与CO质量分数分别下降25.49%与26.91%,但NO_x的生成量增加了27.67%。端面进气角度为60°时,转子发动机获得了更佳的性能。在复合进气且端面进气角度为60°的条件下,进一步探究了周边进气道形状对转子发动机充量系数与燃烧过程的影响规律。当周边进气道形状为三角形时,进气初期进入燃烧室内的混合气增多,减少了燃烧室内残余废气的质量,同时有效避免了回流现象的发生,提升了发动机的充量系数。因此,与圆形气道相比,当进气道形状为三角形时,燃烧室内的湍动能增加了26.91%,峰值压力与温度分别提升了5.87%和2.12%,且燃料放热过程更加接近上止点,加快了燃烧速率,但较高的温度导致燃烧室内生成的NO_x增加。研究发现,采用复合进气且端面进气角度为60°、周边进气口形状为三角形时,更利于提升转子发动机的性能。