基于斯特林發(fā)動機理想絕熱分析法,對GPU-3β型斯特林發(fā)動機內(nèi)部交變流動和換熱過程進行數(shù)值模擬,獲得不同腔體壓力、容積、質(zhì)量流量、循環(huán)功等參數(shù)的變化規(guī)律。結(jié)果表明:隨著曲柄轉(zhuǎn)角θ逐漸增大,工質(zhì)的壓力、容積曲線呈現(xiàn)先減小后增大的變化趨勢,當(dāng)θ=150°時,膨脹腔溫度T_e和壓縮腔溫度T_c均達到最大值:1024 K和450 K;當(dāng)θ=90°時,回?zé)崆粌?nèi)換熱量Q_r達到最大值為650 J;膨脹腔循環(huán)功W_e與總循環(huán)功W的變化趨勢一致,呈現(xiàn)正弦規(guī)律變化。對比理想絕熱模型與Schmidt模型,表明絕熱模型能真實反映斯特林發(fā)動機中工質(zhì)熱流規(guī)律。采用多目標遺傳算法對循環(huán)功和無因次功進行優(yōu)化,獲得最優(yōu)解集為60 kW和1.44。 

【文章來源】：能源工程. 2020,(04)

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

β型斯特林發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意

斯特林發(fā)動機最常用的工質(zhì)為氫氣、氦氣和空氣[1]。在絕熱分析法中,假設(shè)斯特林發(fā)動機工質(zhì)為理想氣體,忽略工質(zhì)的熱力學(xué)性能對發(fā)動機運行狀況的影響[2]。GPU-3β型菱形機構(gòu)發(fā)動機的各個容積和角度見圖2。配氣活塞上止點作為曲柄轉(zhuǎn)角的起點,由假設(shè)條件(1)可得,膨脹腔和壓縮腔瞬時容積Ve、Vc分別表示如下[3]:

圖3所示為理想絕熱循環(huán)模型各腔溫度分布。由假設(shè)條件(2)可得,絕熱模型冷、熱腔的溫度不是恒定值,而三個熱交換器的溫度則為恒定值,回?zé)崞鳒囟萒r是線性變化的,取值為加熱溫度和冷卻溫度的對數(shù)平均值,表達式如下[6]:

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于碟式太陽能發(fā)電的β型斯特林發(fā)動機熱性能數(shù)值計算[J]. 王麗萍,楊曉宏,田瑞,韓磊,朱華.  可再生能源. 2018(03)
[2]斯特林熱機膨脹腔與壓縮腔的容積匹配研究[J]. 鄭天軼,丁國忠,歐長凱,徐成良,楊俊,井煜鋒.  太陽能學(xué)報. 2016(04)
[3]斯特林發(fā)動機管式加熱器內(nèi)振蕩流動的換熱特性實驗研究[J]. 陳聰慧,肖剛,時冰偉,周天學(xué),彭浩.  能源工程. 2014(01)
[4]斯特林發(fā)動機熱力循環(huán)的分析方法[J]. 王新平,黨建軍,劉曉芹.  重慶大學(xué)學(xué)報. 2014(01)
[5]斯特林發(fā)動機換熱器系統(tǒng)內(nèi)工質(zhì)的壓力傳遞變化特性研究[J]. 李鐵,唐大偉,杜景龍,李志剛.  工程熱物理學(xué)報. 2012(11)
[6]斯特林發(fā)動機的絕熱分析[J]. 許行,宋鴻杰.  能源工程. 2011(04)
[7]斯特林發(fā)動機絕熱分析法研究[J]. 胡學(xué)光,董金鐘,王明昆.  應(yīng)用能源技術(shù). 2009(08)

博士論文
[1]β型菱形傳動斯特林發(fā)動機的優(yōu)化方法及實驗研究[D]. 段晨.華中科技大學(xué) 2014

碩士論文
[1]斯特林循環(huán)的多階分析方法與優(yōu)化模型[D]. 黃怡青.浙江大學(xué) 2018
[2]a型斯特林發(fā)動機熱效率的數(shù)值算法與優(yōu)化[D]. 鄭天軼.華中科技大學(xué) 2016
[3]斯特林發(fā)動機循環(huán)分析方法、內(nèi)部振蕩流換熱和整機試驗的研究[D]. 時冰偉.浙江大學(xué) 2016



本文編號：3280147