β型自由活塞式斯特林装置的cfd模拟与实验研究

《β型自由活塞式斯特林装置的cfd模拟与实验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号学号M201270990学校代码10487密级硕士学位论文β型自由活塞式斯特林装置的CFD模拟与实验研究学位申请人：何贤学科专业：制冷及低温工程指导教师：胡兴华讲师答辩日期：2015年5月21日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringCFDNumericalSimulationandExperimentalResearchofβTypeFreePistionStirlingDeviceCandidat

2、e:HeXian:Major:RefrigerationandCryogenics:Supervisor:HuXinghua:HuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhanHubei430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承

3、担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要随着能源短缺和环保意识的逐渐加强，自由活塞式斯特林装置因具

4、有高效率、寿命长、污染小、结构简单等一系列优点而被相关的科研工作者所重视。自由活塞式斯特林发动机具有多种燃料适应性，采用了板弹簧柔性支撑技术，被广泛应用于航空航天、太阳能及生物质能发电等领域。自由活塞式斯特林制冷机较传统制冷机的单级制冷温区大，采用直线电机驱动，现已被广泛用于红外技术、空间观测、低温生物等尖端领域。本文以Fluent软件为平台，对在研的自由活塞式斯特林装置进行了二维整机模拟研究，主要有以下几方面内容：第一，本文对自主在研的一款自由活塞式斯特林装置进行了二维简化，基于Fluent软件，采用动网格技术及UDF函数，分别对其作为制冷机

5、和发动机时的情况下进行了模拟计算。研究表明：不论对于制冷机还是发动机，热腔与冷腔中密度分布均匀，膨胀腔、压缩腔中存在涡流耗散；回热器是最主要的压降组件且呈现出复杂的流动换热特征，压力分布在流体流向转变时刻呈现出非单调变化；另外，还得到了热腔与冷腔的示功图及输出功。第二，通过参数敏感性分析，研究了充气压力、振动频率、相位差、热端温度及回热器参数对整机性能的影响，当上述参数变化时，得到了斯特林装置中热腔与冷腔压力振幅、回热器两端压力降、回热器两端温度、压力损失比、质量流量及功率的变化趋势。第三，对这款自由活塞式斯特林装置进行了实验研究，实验主要监测

6、了热腔与冷腔中的压力、动力活塞及配气活塞的加速度随时间的变化，对实验数据处理后分析了发动机和制冷机的变工况特性。另外，在选定工况下，将实验中膨胀腔与压缩腔中的压力与模拟结果进行了对比，分析表明数值模拟的误差在15%以内。关键词：自由活塞式斯特林装置回热器CFD模拟动网格技术I华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTAstheconsciousnessofenergyshortageandenvironmentalprotectionstrengthened，FreePistonStirlingdevicehasbeenpaidgreatatte

7、ntionforitshighefficiency,longlife,lowpollution,simplestructureandaseriesofadvantages.FreePistonStirlingEnginehasavarietyoffueladaptability,adoptsflexibleplatespringsupportingtechnology,hasbeenwidelyusedinaerospace,solarenergyandbiomassandotherfields.FreePistonStirlingCrycoo

8、lercanreachawiderangeoflowtemperaturewithsingle-stage,adoptslinearmotortech