雙作用式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、碟式太陽(yáng)能斯特林熱發(fā)電技術(shù)是未來(lái)最經(jīng)濟(jì)、最具發(fā)展?jié)摿Φ奶?yáng)能熱發(fā)電技術(shù)。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)作為碟式發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它的研究和發(fā)展已經(jīng)越來(lái)越受到人們的關(guān)注和重視。
　　本文對(duì)一臺(tái)25KW級(jí)雙作用式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。首先確定了循環(huán)壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)頻率、行程、缸徑、熱交換系統(tǒng)無(wú)益容積等參數(shù)，進(jìn)而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)換熱系統(tǒng)、氣缸、活塞等零部件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)。并利用等溫分析法對(duì)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)性能進(jìn)行了驗(yàn)證，分析了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中存在的各種熱

2、量損失和阻力損失。
　　利用商業(yè)流體軟件FLUENT的動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)對(duì)斯特林機(jī)的膨脹腔活塞和壓縮腔活塞進(jìn)行模擬，實(shí)現(xiàn)回?zé)崞鲀?nèi)部流場(chǎng)的交變流動(dòng)。獲得了不同長(zhǎng)徑比、不同孔隙率條件下，回?zé)崞饔行耘c壓降的變化，擬合了壓降與長(zhǎng)徑比之間的關(guān)系。結(jié)果顯示，孔隙率增加到0.76左右時(shí)，有效性開始迅速下降。
　　利用ASPENHTFS+的Design模塊對(duì)冷卻器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)優(yōu)化。得到了不同管數(shù)、管徑、管間距條件下冷卻器的流動(dòng)性能參數(shù)，分

3、析了流體在微小型冷卻器中的流動(dòng)特點(diǎn)。依據(jù)加工工藝復(fù)雜程度、冷卻器性能、經(jīng)濟(jì)性擇優(yōu)選取了冷卻器的形式。最后，采用傳統(tǒng)熱力學(xué)分析方法對(duì)軟件設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，兩種方法計(jì)算結(jié)果基本吻合。證明將ASPENHTFS+這種通常用來(lái)設(shè)計(jì)化工生產(chǎn)中的大中型換熱器的軟件用于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻器的熱力設(shè)計(jì)是可行的。
　　設(shè)計(jì)了斯特林機(jī)活塞的無(wú)油潤(rùn)滑密封結(jié)構(gòu)，建立了活塞的二維軸對(duì)稱模型，通過(guò)計(jì)算獲得了活塞的溫度分布，為設(shè)計(jì)活塞環(huán)、導(dǎo)向環(huán)的軸向?qū)挾取较驅(qū)?/p>