β型自由活塞式斯特林裝置的CFD模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著能源短缺和環(huán)保意識(shí)的逐漸加強(qiáng)，自由活塞式斯特林裝置因具有高效率、壽命長、污染小、結(jié)構(gòu)簡單等一系列優(yōu)點(diǎn)而被相關(guān)的科研工作者所重視。自由活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)具有多種燃料適應(yīng)性，采用了板彈簧柔性支撐技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、太陽能及生物質(zhì)能發(fā)電等領(lǐng)域。自由活塞式斯特林制冷機(jī)較傳統(tǒng)制冷機(jī)的單級(jí)制冷溫區(qū)大，采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，現(xiàn)已被廣泛用于紅外技術(shù)、空間觀測、低溫生物等尖端領(lǐng)域。本文以Fluent軟件為平臺(tái)，對(duì)在研的自由活塞式斯特林裝置進(jìn)行了二

2、維整機(jī)模擬研究，主要有以下幾方面內(nèi)容：
　　第一，本文對(duì)自主在研的一款自由活塞式斯特林裝置進(jìn)行了二維簡化，基于Fluent軟件，采用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)及UDF函數(shù)，分別對(duì)其作為制冷機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)的情況下進(jìn)行了模擬計(jì)算。研究表明：不論對(duì)于制冷機(jī)還是發(fā)動(dòng)機(jī)，熱腔與冷腔中密度分布均勻，膨脹腔、壓縮腔中存在渦流耗散；回?zé)崞魇亲钪饕膲航到M件且呈現(xiàn)出復(fù)雜的流動(dòng)換熱特征，壓力分布在流體流向轉(zhuǎn)變時(shí)刻呈現(xiàn)出非單調(diào)變化；另外，還得到了熱腔與冷腔的示功圖及輸出

3、功。
　　第二，通過參數(shù)敏感性分析，研究了充氣壓力、振動(dòng)頻率、相位差、熱端溫度及回?zé)崞鲄?shù)對(duì)整機(jī)性能的影響，當(dāng)上述參數(shù)變化時(shí)，得到了斯特林裝置中熱腔與冷腔壓力振幅、回?zé)崞鲀啥藟毫?、回?zé)崞鲀啥藴囟取毫p失比、質(zhì)量流量及功率的變化趨勢。
　　第三，對(duì)這款自由活塞式斯特林裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)主要監(jiān)測了熱腔與冷腔中的壓力、動(dòng)力活塞及配氣活塞的加速度隨時(shí)間的變化，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理后分析了發(fā)動(dòng)機(jī)和制冷機(jī)的變工況特性。另外，在選定工