斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)分析方法、內(nèi)部振蕩流換熱和整機(jī)試驗(yàn)的研究.pdf

1、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)由于具有熱效率高、熱源適應(yīng)性好、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，在水下動(dòng)力、熱電聯(lián)供技術(shù)、太陽(yáng)能熱發(fā)電等領(lǐng)域有非常好的應(yīng)用前景。
　　本文提出了一種改進(jìn)型Simple分析模型，該模型以理想絕熱分析為基礎(chǔ)，充分考慮各個(gè)部件的功損/熱損情況（導(dǎo)熱損失、回?zé)釗p失、穿梭熱損、流阻損失、氣流滯后損失、泄漏損失），模型在2500r/min以?xún)?nèi)，誤差小于20％。但由于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)管內(nèi)特殊的振蕩流換熱和流動(dòng)影響，其誤差會(huì)隨著轉(zhuǎn)速升高而變大。通過(guò)對(duì)斯特

2、林發(fā)動(dòng)機(jī)管內(nèi)振蕩流換熱特性的初步實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，其內(nèi)部振蕩流換熱性能與穩(wěn)態(tài)流相比有明顯提高，實(shí)驗(yàn)所得斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)管內(nèi)振蕩流換熱經(jīng)驗(yàn)公式如下：
　　此處為公式
　　結(jié)合改進(jìn)型Simple模型分析結(jié)果，我們自主設(shè)計(jì)并制造了一臺(tái)100W級(jí)β型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，并對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)性的實(shí)驗(yàn)研究，進(jìn)一步證明改進(jìn)型Simple模型的可靠性和精度：氮?dú)夤べ|(zhì)下模型誤差約為1%-7.1%，氦氣約為4.3%-13.4%。結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)功損/熱損分析，我們進(jìn)一步

3、探究了轉(zhuǎn)速、壓強(qiáng)和工質(zhì)對(duì)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部循環(huán)做功（PV圖）的影響及內(nèi)在機(jī)理。轉(zhuǎn)速的增大會(huì)導(dǎo)致壓縮和膨脹過(guò)程中氣體無(wú)法及時(shí)進(jìn)行熱量交換，導(dǎo)致循環(huán)PV圖變“瘦”，指示功逐漸減?。汉夤r下，當(dāng)轉(zhuǎn)速?gòu)?60r/min升至1380r/min，其指示功從6.6J降至5.2J，循環(huán)輸出功從28.8W升至120W。隨著壓強(qiáng)增大，循環(huán)工質(zhì)量不斷增多，其指示功、循環(huán)輸出功、循環(huán)效率、軸功率及電功率均隨之增大。結(jié)合改進(jìn)型Simple模型的功損/熱損分析發(fā)現(xiàn)