斯特林发动机热力特性研究.doc

斯特林发动机热力特性研究.doc基于GT-POWER斯特林发动机热力特性研究摘要:以等温分析法为理论基础,通过合理的系统分解和简化,建立斯特林发动机数学模型;基于GT-POWER软件进行计算求解。根据模拟结果分析斯特林发动机温度、压力和转速对发动机工作性能的影响,为进一步优化斯特林发动机结构和提高性能提供了理论依据。关键词:等温分析法;斯特林发动机:工作性能StudyonthethermalcharacteristicsofSterlingengineAbstract:Thedirectair-positionandheattransfer,Takea600MWunitasaexample,theunit'urvesweredrawn,thensomerelationshipswiththebackpressureJhespeedofwind,-:Iso由ennalanalysis;Stirlingengine;performance0引言随着石油资源的日益短缺,石油价格逐渐上涨,传统内燃机使用石油资源而引起的环境污染、能源使用极不平衡等社会问题日益突出。基于斯特林循环的斯特林发动机以其高效率、燃料利用斯广、低噪音和低排放等优点受到各国学者的青用OStigKildegardAndersen⑴等人利用数值分析方法对斯特林发动机I口I热器最优化问题进行了研究,研究发现基体温度在轴向方向线性摆动可以提高斯特林发动机的性能。胡学光⑵等人对P-40型斯特林发动机进行了绝热分析,结果显示通过绝热分析法计算的斯特林发动机的轴功率计算误差随着发动机转速增加而增加。斯特林发动机作为动力装置,其性能指标主要是功率和效率。木文利用等温分析法对斯特林发动机效率、功率以及运行条件对性能影响问题进行了研究,为斯特林发动机的进一步设计与优化提供了理论依据。1理论模型为方便几何模型分析计算,对斯特林发动机进行简化,如图1所示。斯特林发动机主要由膨胀腔、加热器、配气活塞、动力活塞、压缩腔组成。热端由膨胀腔和加热器构成,冷端由压缩腔和冷却器构成。 表1模型尺寸和相关参数 々所 发动机类型工质平均压力转速 加热器内壁温冷却器内壁温冷却器类型名IZh (MPa)(rad/min)(K) (K) 数值单作用型2 1053 300管式2数学建模作为斯特林发动机功率和效率计算的等温分析法以气缸等温换热为基础,充分考虑了各种工作介质的损失,适用于各种传动机构,不必使用局限性经验修正系数。:pVV(1)M,=mc+mk++mh+皿=;(廿++二+业+-(1)推导出循环压力p为:式中:c为压缩腔,k为冷却器,f为回热器,h为加热器,e为膨胀腔。:根据Thombare提出的斯特林发动机容积表达式:Vve=-^(l+cosA)(3)2V.=^(1+cosB)(4)式中:气为膨胀腔容积;V,为瞬时腔压缩容积;V,,为膨胀腔最大扫气容积;J为扫气容积比;A为曲