分置式斯特林发动机热动力学试验研究.pdf

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1、第34卷第5期2017年10月内燃机与动力装置I.C.E&PowerplantV01.34No.50ct.2017【试验研究】分置式斯特林发动机热动力学试验研究朱保字,唐景春,左承基(合肥工业大学汽车与交通工程学院,安徽合肥230009)摘要:通过建立分置式斯特林发动机的热动力学试验系统.进行试验样机的动态试验。研究系统气体压力波与速度波之间协同性对整机性能的影响,分析热腔气体温度对分置式斯特林发动机动力学参数的影响,探索其热力学参数与动力学参数的耦合规律。基于焓流理论.通过调整机械弹簧刚度系数实现循环工质压力波与速度波之间相位差的

2、调节.探讨压力与速度向量相位差对输出功率的影响,对分置式斯特林发动机动力学性能的进行优化。关键词:分置式斯特林发动机:热动力学:振动DOI:10.1947I/j.cnki.1673—6397.2017.05.001中图分类号:TK401文献标志码:A文章编号:1673—6397(2017)05—0001—04ThermalDynamicExperimentofaSplitStirlingEngineZHUBaoyu,TANGJingchun,ZUOChengji(SchoolofAutomotiveandTransportation

3、Engineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,China)Abstract:Inthispaper,thethermaldynamicexperimentofasplitstirlingengineiscarriedouttoanalyzetheinfluenceofheatcavitygastemperatureonthedampingoftheexpansionpistonmo-tion,andthecouplinglawsbetweenthethermodynamicp

4、arametersandthedynamicparametersisexplored.Basedonthetheoryofenthalpyflow,byadjustingthestiffnesscoefficientofmechanicalspring,thephasedifferencebetweenthepressurewaveandthevelocitywaveofthecirculatingwork—ingfluidcanbeadjusted.Theinfluenceofthephasedifferencebetweenpr

5、essureandvelocityvectorontheoutputpowerisdiscussed,andthedynamicperformanceofthesplitstirlingengineisoptimized.KeyWords:splitstirlingengine;thermaldynamics;vibration引言斯特林发动机是一种外部供热(或燃烧)的活塞式发动机,它以气体作工质,按闭式回热循环的方式进行工作.具有多种能源的广泛适应性和优良的环境特性,在水下动力、热电联供、太阳能利用等领域有着越来越广泛的利用【1]

6、。分置式斯特林发动机是一种通过活塞的往复运动实现热力循环的自由活塞式斯特林机,这种运动来自于部件间气体力的相互作用,膨胀活塞与动力活塞之间没有任何机械上的直接联系,可有效地减少穿梭损失和导热损失,从而提高斯特林发动机的热效率‘2J。长期以来斯特林发动机的试验侧重于从能量平衡的角度探索或验证某些参数对发动机性能的影响,主要包括回热器填料的物性、尺寸、孔隙率以及发动机的转速、工质、充气压力等因素对输出功率、循环热效率的影响。实际上在具体的试验过程中不可能做到只改变一个参数并且维持其它参数不变,基金项目:江苏省动力机械清洁能源与应用重点实

7、验室开放基金(QK09001)。作者简介:朱保宇(1993一),男,江苏盐城人,硕士研究生,研究方向为特种发动机的性能研究。收稿日期:2017—08—23内燃机与动力装置2017年10月即控制变量法不可能实现,建立在热力学平衡基础上所开展的试验,其结果给出的只是一种定性的说明。而无法反映斯特林发动机实际工作过程中的热动力学本质规律[3-4]。因此本研究通过试样机的热动力学试验,探索分置式斯特林发动机热力学参数和动力学参数的耦合规律,提出改进发动机动力学性能的措施。1试验系统的构建本研究的分置式斯特林发动机的试验样机结构示意图如图1所

8、示。膨胀活机械弹I冬ll试验科:利l

9、fof,、J汁

10、;?『‘jf勾,Ji,0、I刳分置式斯特林发动机膨胀活塞与压缩活塞的运动行程、相位角取决于其阻尼系数、气体弹性系数、充气压力、压力波的幅值和相位角、活塞实际安装余隙容积、运行频率等

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