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热声斯特林发动机热动力学特性的CFD研究——第一部分:热声自激振荡演化过程 被引量:7
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作者 余国瑶 罗二仓 +2 位作者 胡剑英 戴巍 吴张华 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期5-9,共5页
采用商业计算流体动力学(CFD)软件Fluent6.0对热声斯特林发动机热动力学特性进行了热声自激振荡演化过程的数值模拟研究。主要研究了边界条件、初始条件和数值离散方法对模拟瞬态、可压缩、非线性的热声系统的重要影响,同时给出了两种... 采用商业计算流体动力学(CFD)软件Fluent6.0对热声斯特林发动机热动力学特性进行了热声自激振荡演化过程的数值模拟研究。主要研究了边界条件、初始条件和数值离散方法对模拟瞬态、可压缩、非线性的热声系统的重要影响,同时给出了两种在回热器内部建立温度梯度的方法,比较了它们对应的不同自激振荡演化过程。模拟结果表明,在高于功产生的临界温度梯度时,波动压力振幅被显著放大。本研究初步验证了该CFD研究的有效性。 展开更多
关键词 热声斯特林发动机 自激振荡过程 计算流体动力学(CFD)
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四缸双作用斯特林发动机平衡改进设计 被引量:5
2
作者 霍军周 李涛 +2 位作者 张旭 杨静 路林 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期987-992,共6页
四缸U型传动机构是斯特林发动机输出功率的核心部件,其设计的合理与否直接与斯特林发动机系统运行的稳定性、效率、寿命密切相关。基于四缸U型传动机构的特点,建立了传动机构动平衡配重的理论模型,获得了曲轴及输出轴上配重的质量和相位... 四缸U型传动机构是斯特林发动机输出功率的核心部件,其设计的合理与否直接与斯特林发动机系统运行的稳定性、效率、寿命密切相关。基于四缸U型传动机构的特点,建立了传动机构动平衡配重的理论模型,获得了曲轴及输出轴上配重的质量和相位;进而基于多体动力学仿真平台,建立了4缸双作用斯特林发动机传动机构动力学仿真模型,为更真实地模拟曲轴实际运行状态,采用哑元及万向铰连接方法建立了曲轴等效模型,采用虚拟油膜的方法建立了滑动轴承支撑等效模型。动力学仿真结果表明:相比原传动机构模型,改进后的传动机构输出轴、左曲轴和右曲轴速度波动系数分别降低了11.5%、36.8%和34.4%;输出轴质心振动位移均值降低了20.0%;基座承受的动载荷均值降低了23.4%;验证了改进方案可行性和有效性,为斯特林机传动机构的设计提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 斯特林发动机 动机 动平衡 动力学仿真
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空气引射对斯特林发动机火焰特征及燃烧温度的影响 被引量:4
3
作者 喻超 陈晓玲 +3 位作者 周小力 张武高 黄震 顾根香 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期556-561,共6页
为了研究空气引射对斯特林发动机常压燃烧特性的影响,在可视化试验台上进行了不同工况下的燃烧试验,并利用高速摄影机拍摄了燃烧室内的火焰图像,利用热电偶测量了燃烧室内的燃烧温度.结果表明,无空气引射时,燃烧火焰较长,张角较小,波动... 为了研究空气引射对斯特林发动机常压燃烧特性的影响,在可视化试验台上进行了不同工况下的燃烧试验,并利用高速摄影机拍摄了燃烧室内的火焰图像,利用热电偶测量了燃烧室内的燃烧温度.结果表明,无空气引射时,燃烧火焰较长,张角较小,波动较大,高温区集中在燃烧室轴线附近;加入适量引射空气,火焰缩短,张角增大,稳定性提高,高温区外扩,位置向喷嘴靠近,燃烧温度升高;过量引射空气使火焰失稳,温度场紊乱,高温区分散,燃烧温度下降. 展开更多
关键词 斯特林发动机 压力涡流喷嘴 气体引射器 火焰特征 燃烧温度
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热声斯特林发动机热动力学特性的CFD研究 第二部分:热声转换特性及热声声流的研究 被引量:4
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作者 余国瑶 罗二仓 +2 位作者 戴巍 胡剑英 吴张华 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期11-16,共6页
研究了热声斯特林发动机的声场特性和热力特性,计算了波动压力和体积流率振幅及两者的相位差、截面平均温度以及声功流在系统内的沿程分布,与实验及预期的趋势相符合。对热声斯特林发动机内部的Gedeon声直流进行了研究。通过监测系统内... 研究了热声斯特林发动机的声场特性和热力特性,计算了波动压力和体积流率振幅及两者的相位差、截面平均温度以及声功流在系统内的沿程分布,与实验及预期的趋势相符合。对热声斯特林发动机内部的Gedeon声直流进行了研究。通过监测系统内截面的质量流率周期分布特性观测到Gedeon直流的存在,计算了直流量的大小及在系统内的分布特性,并采用风扇模型抑制了直流,给出了直流抑制过程中的系统性能变化。进一步验证了CFD研究的有效性。 展开更多
关键词 热声斯特林发动机 热声转换特性 热声声流
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氧浓度对斯特林发动机燃用不同燃料时燃烧火焰特征的影响 被引量:3
5
作者 罗斌 张武高 +1 位作者 陈晓玲 周小力 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1733-1737,1744,共6页
利用高速摄影技术,研究了以乙醇为燃料时斯特林发动机引射气流中氧浓度对燃烧的火焰长度、色度、燃烧速度以及燃烧稳定性等的影响.结果表明:在引射空气时,随着氧气浓度的提高,火焰的稳定性及火焰传播速度提高,燃烧火焰长度变短,火焰变... 利用高速摄影技术,研究了以乙醇为燃料时斯特林发动机引射气流中氧浓度对燃烧的火焰长度、色度、燃烧速度以及燃烧稳定性等的影响.结果表明:在引射空气时,随着氧气浓度的提高,火焰的稳定性及火焰传播速度提高,燃烧火焰长度变短,火焰变得更明亮,且柴油火焰亮度比乙醇大;在有引射气流的作用下,氧浓度对燃烧特征参数的影响较小. 展开更多
关键词 斯特林发动机 乙醇燃料 燃烧火焰 引射气流 进气氧浓度
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应变片用于斯特林发动机活塞位移的动态测量 被引量:6
6
作者 李薇 牟健 洪国同 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期372-376,共5页
结合自由活塞斯特林发动机的结构特点,提出了采用应变片响应板弹簧变形来动态测量活塞位移的方法。根据应变片的电阻应变效应与应变仪的电桥原理,建立了一套应变片测量位移的动态标定试验系统,将动态标定数据与静态标定数据进行了比较... 结合自由活塞斯特林发动机的结构特点,提出了采用应变片响应板弹簧变形来动态测量活塞位移的方法。根据应变片的电阻应变效应与应变仪的电桥原理,建立了一套应变片测量位移的动态标定试验系统,将动态标定数据与静态标定数据进行了比较分析。试验结果表明,应变片测量位移的方法存在一定的正反向、动静态差异,应变片的粘贴位置也会直接影响测量准确性。基于应变片传感器体积小,与板弹簧结合粘贴无需占用专门的空间,通过标定校准和合理的安装位置,仍然是一种较好的位移测量传感器。 展开更多
关键词 自由活塞斯特林发动机 动态位移测量 应变片 板弹簧
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基于斯特林发动机的冷热电联产系统分析 被引量:4
7
作者 任天宇 陈曦 +2 位作者 张华 冯丽娜 王建中 《流体机械》 CSCD 北大核心 2012年第11期71-74,共4页
三联产系统的节能性具有很大的潜力,对于该系统的热力学评价指标主要是一次能源利用率PER和一次能源节约率PESR。基于热力学第一定律,对以斯特林发动机为动力装置的三联产系统进行了热力学分析,结果表明:冬季工况,PER和PESR随x、η变化... 三联产系统的节能性具有很大的潜力,对于该系统的热力学评价指标主要是一次能源利用率PER和一次能源节约率PESR。基于热力学第一定律,对以斯特林发动机为动力装置的三联产系统进行了热力学分析,结果表明:冬季工况,PER和PESR随x、η变化趋势相同,均随x、η增加而增大,一次能源节约率PESR平均可达29.7%;夏季工况,PER和PESR随x、η变化趋势相同,均随x增加而减小,随η增加而增大,一次能源节约率PESR平均可达33.15%。 展开更多
关键词 冷热电三联供 斯特林发动机 热力学分析 能源利用效率
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斯特林发动机热力循环的分析方法 被引量:5
8
作者 王新平 党建军 刘晓芹 《重庆大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期20-25,共6页
基于机械损失以及加热器和冷却器的温度校核,对斯特林发动机循环的二阶分析法进行修正。以斯特林发动机为模拟对象,数值模拟了GPU-3斯特林发动机内部的交变流动和换热过程,得出其内部压力、温度、速度、功率和效率等参数的变化规律。数... 基于机械损失以及加热器和冷却器的温度校核,对斯特林发动机循环的二阶分析法进行修正。以斯特林发动机为模拟对象,数值模拟了GPU-3斯特林发动机内部的交变流动和换热过程,得出其内部压力、温度、速度、功率和效率等参数的变化规律。数值模拟结果与NASA给出的测试结果进行比较,两者结果符合。运用修正后的二阶分析方法,分析了发动机转速、工质以及平均压强对发动机输出性能的影响。该修正后的二阶分析方法功率误差均小于20%。该分析方法为斯特林发动机的优化设计和工作特性分析提供一个有用的工具。 展开更多
关键词 斯特林发动机 热力分析方法 计算误差
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自由活塞斯特林发动机动力活塞气体作用效应 被引量:4
9
作者 牟健 李薇 洪国同 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期910-915,共6页
为了能够深入认识自由活塞斯特林发动机动力活塞的运行特性,找到提高自由活塞斯特林发动机效率的方法,对配气活塞固定不动时的动力活塞的气体作用效应进行了理论分析,并设计了动力活塞的单独运动实验,在此基础上提出了动力活塞自然频率... 为了能够深入认识自由活塞斯特林发动机动力活塞的运行特性,找到提高自由活塞斯特林发动机效率的方法,对配气活塞固定不动时的动力活塞的气体作用效应进行了理论分析,并设计了动力活塞的单独运动实验,在此基础上提出了动力活塞自然频率的计算公式。研究了压缩腔压力波超前与滞后动力活塞位移两种情况下动力活塞受到的气体力的作用情况,采用旋转矢量法阐述了气体力的作用机理。当压力波超前或滞后活塞位移小于90°时,一部分气体力发挥了气体弹簧的作用,使系统自然频率增大;当压力波超前或滞后活塞位移大于90°但小于180°时,一部分气体力发挥了惯性力的作用,使系统自然频率减小,且热源温度越高,系统的自然频率越大。利用本实验室的一台自由活塞斯特林发动机进行实验,验证了上述气体力作用的效应与规律,利用此理论计算系统自然频率和实验相差不超过2%,使得斯特林发动机成功启动。 展开更多
关键词 自由斯特林发动机 动力活塞 气体作用效应 自然频率
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1kWα型斯特林发动机的改造及性能测试 被引量:5
10
作者 杨泰蓉 叶宏 +2 位作者 王军 I.A.Tursunbaev 程晓舫 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期703-707,共5页
对1kWα型太阳能斯特林发动机进行了改造,即用带加热器和微型喷嘴的气体燃烧室取代太阳能吸收 器,建立了试验台,通过试验完成了对气体燃烧室的优化及对励磁系统的调试,最后对这种斯特林发动机的一 些工作特性进行了试验研究。
关键词 斯特林发动机 气体燃烧室
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菱形传动斯特林发动机的相似设计及实验研究 被引量:2
11
作者 段晨 国占东 +3 位作者 常华伟 余涛 周爱民 杜喆华 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期946-951,共6页
重点研究基于相似方法的菱形传动斯特林发动机各关键参数设计以及实验台架搭建,并通过电加热系统模拟外部热源进行热力性能测试。实验过程中记录斯特林发动机的运行温度、充气压力、转速以及输出轴功率等性能参数。根据实验结果对影响... 重点研究基于相似方法的菱形传动斯特林发动机各关键参数设计以及实验台架搭建,并通过电加热系统模拟外部热源进行热力性能测试。实验过程中记录斯特林发动机的运行温度、充气压力、转速以及输出轴功率等性能参数。根据实验结果对影响斯特林发动机输出特性的参数进行分析,得到实验样机在工作温度为600℃,充气压力1.5 MPa时的最佳输出功率为289 W。 展开更多
关键词 斯特林发动机 菱形传动 相似设计 输出特性
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斯特林发动机压力涡流喷嘴的喷雾特性试验 被引量:2
12
作者 蔺锋 张武高 +1 位作者 陈晓玲 喻超 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1773-1777,共5页
采用高速摄影技术,研究了斯特林发动机压力涡流喷嘴的喷雾发展过程及喷雾特性,并考察了喷射压力和气体引射对喷雾特性的影响.结果表明,压力涡流喷嘴初始喷雾阶段雾化效果较差,持续时间较短,主喷雾发展过程有明显的空气卷吸涡流现象;柴... 采用高速摄影技术,研究了斯特林发动机压力涡流喷嘴的喷雾发展过程及喷雾特性,并考察了喷射压力和气体引射对喷雾特性的影响.结果表明,压力涡流喷嘴初始喷雾阶段雾化效果较差,持续时间较短,主喷雾发展过程有明显的空气卷吸涡流现象;柴油主喷雾锥角随喷油时间先迅速增大后逐渐减小至稳定,而贯穿距离则逐渐增大至稳定,喷雾锥角随喷油压力的提高而增大;引射空气对稳态喷雾形态有明显影响,使得喷雾扩散范围明显扩大,油气混合更加充分. 展开更多
关键词 斯特林发动机 压力涡流喷嘴 气体引射器 柴油 喷雾特性
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斯特林发动机燃油系统的控制策略设计 被引量:2
13
作者 刘建新 叶舒郁 +3 位作者 杜慧勇 李民 王站成 徐斌 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2013年第6期76-80,共5页
针对现有斯特林发动机燃油电控系统的不足,提出了基于转速的时间式控制方案,结合该系统的构成特点并根据系统的不同工作状态,设计了相应的供油流量控制策略。试验表明:该控制策略可有效提高供油流量控制的精度和响应速度,能满足斯特林... 针对现有斯特林发动机燃油电控系统的不足,提出了基于转速的时间式控制方案,结合该系统的构成特点并根据系统的不同工作状态,设计了相应的供油流量控制策略。试验表明:该控制策略可有效提高供油流量控制的精度和响应速度,能满足斯特林发动机燃油系统的控制要求。 展开更多
关键词 斯特林发动机 燃油系统 控制策略
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斯特林发动机喷雾特性试验研究 被引量:10
14
作者 胡怀礼 张武高 +2 位作者 金永星 郭晓宁 顾根香 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期10-16,共7页
采用高速摄影技术研究比较了不同背压下斯特林发动机的喷雾过程,并分析了燃油流量、燃烧室背压以及喷嘴参数对斯特林发动机喷雾特性的影响。结果表明,燃烧室背压对喷雾过程具有明显的影响;随着流量的增大,贯穿距离和喷雾锥角都增大,但... 采用高速摄影技术研究比较了不同背压下斯特林发动机的喷雾过程,并分析了燃油流量、燃烧室背压以及喷嘴参数对斯特林发动机喷雾特性的影响。结果表明,燃烧室背压对喷雾过程具有明显的影响;随着流量的增大,贯穿距离和喷雾锥角都增大,但流量达到一定程度后,喷雾锥角的增加趋势减缓;随着燃烧室背压加大,喷雾的贯穿距离增大,喷雾锥角减小,背压对喷雾具有压缩作用,当背压增大到一定程度后,它对喷雾锥角的影响程度降低;相同流量工况下,随喷嘴流道通径的减小,喷雾的贯穿距离增大,喷雾锥角减小。 展开更多
关键词 压力涡流喷嘴 斯特林发动机 喷雾特性
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斯特林发动机燃油系统压力波动仿真 被引量:2
15
作者 刘建新 朱江 +2 位作者 杜慧勇 李民 徐斌 《河南科技大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2009年第5期24-27,共4页
为研究斯特林发动机燃油系统的动态特性,以压力波动幅值为控制目标,建立了燃油系统的仿真模型,综合分析了高压油泵柱塞直径、蓄压器容积和长径比、蓄压腔出油口位置对压力波动幅值的影响,优化设计系统参数,并依此试验,取得良好的稳压效... 为研究斯特林发动机燃油系统的动态特性,以压力波动幅值为控制目标,建立了燃油系统的仿真模型,综合分析了高压油泵柱塞直径、蓄压器容积和长径比、蓄压腔出油口位置对压力波动幅值的影响,优化设计系统参数,并依此试验,取得良好的稳压效果。该仿真系统能够反映斯特林发动机燃油系统的实际工作过程,参数优化后的系统能够减小蓄压腔中燃油压力的波动。 展开更多
关键词 斯特林发动机 燃油系统 压力波动
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斯特林发动机在空间太阳能发电中的应用 被引量:8
16
作者 姚睿 吴克启 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期111-114,共4页
提出了空间太阳能发电系统中采用自由活塞式斯特林发动机发电装置的概念设计模型,确立了整个概念设计的框架,并对自由活塞式斯特林发动机作了初步设计,同时对有关问题进行了讨论,提出了今后的发展方向。
关键词 空间太阳能发电 发电装置 自由活塞式 斯特林发动机
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斯特林发动机配气活塞气体的作用效应 被引量:2
17
作者 李薇 牟健 洪国同 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期567-572,共6页
为了能够深入认识自由活塞斯特林发动机配气活塞的运动特性,对动力活塞固定不动时的配气活塞的气体作用效应进行了分析,并设计了配气活塞的单独运动实验,在此基础上提出了配气活塞固有频率的计算式。分析了工作腔压力波超前与滞后配气... 为了能够深入认识自由活塞斯特林发动机配气活塞的运动特性,对动力活塞固定不动时的配气活塞的气体作用效应进行了分析,并设计了配气活塞的单独运动实验,在此基础上提出了配气活塞固有频率的计算式。分析了工作腔压力波超前与滞后配气活塞位移两种情况下受到的气体力的作用情况,采用旋转矢量法阐述了气体力的作用机理。当压力波超前或滞后活塞位移小于90°时,认为一部分气体力发挥了气体弹簧的作用,使系统固有频率增大;当压力波超前或滞后活塞位移大于90°但小于180°时,认为一部分气体力发挥了惯性力的作用,使系统固有频率减小。热源温度越高,系统的固有频率越小。利用本实验室的一台自由活塞斯特林发动机进行实验,验证了上述气体力作用的效应与规律,且利用此理论计算了系统固有频率的准确性。 展开更多
关键词 斯特林发动机 自由活塞 配气活塞 气体作用效应 固有频率
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小型斯特林发动机不同外加热工况下运行的探索性实验 被引量:1
18
作者 周俊虎 汪洋 +3 位作者 杨卫娟 刘建忠 王智化 岑可法 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期1515-1521,共7页
该文就其微型化可能产生的一系列问题,如:输出频率过高、产生转矩过小、冷热端差过小等进行了分析。提出自由活塞式斯特林发动机比热声式更具微型化的优势。并对一台长12cm、直径2.5cm 的小型活塞式斯特林发动机进行了实验。实验中发动... 该文就其微型化可能产生的一系列问题,如:输出频率过高、产生转矩过小、冷热端差过小等进行了分析。提出自由活塞式斯特林发动机比热声式更具微型化的优势。并对一台长12cm、直径2.5cm 的小型活塞式斯特林发动机进行了实验。实验中发动机热端温度范围64~626℃,通过测量其外壁面温度和声信号随时间的变化,得到发动机的稳定性和输出功率随外加热功率变化规律。该发动机的理论最高功率密度为102kW/m^3。 展开更多
关键词 MEMS 斯特林发动机 微尺度 热功转换
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自由活塞斯特林发动机配气活塞阻尼系数的试验研究 被引量:2
19
作者 李薇 牟健 洪国同 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期39-44,共6页
为了研究自由活塞斯特林发动机配气活塞的摩擦学性能,在自由活塞斯特林发动机动力学模型的基础上,分析了动力学方程中阻尼项的组成。利用自由振动法,得到各阻尼项的阻尼率,进而得到配气活塞的阻尼系数。试验结果表明,实验系统中的阻尼... 为了研究自由活塞斯特林发动机配气活塞的摩擦学性能,在自由活塞斯特林发动机动力学模型的基础上,分析了动力学方程中阻尼项的组成。利用自由振动法,得到各阻尼项的阻尼率,进而得到配气活塞的阻尼系数。试验结果表明,实验系统中的阻尼率均随活塞运动速度的增大而降低。配气活塞头与气缸壁之间和配气活塞杆与动力活塞内壁之间的摩擦阻尼率在0.01—0.02范围内;不同的充气压力下,配气活塞的阻尼率在0.04—0.07范围内;在不同的热源温度下,配气活塞的阻尼率在0.075—0.085范围内。 展开更多
关键词 自由活塞斯特林发动机 配气活塞 阻尼系数 自由振动法
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利用数据采集系统研究斯特林发动机热效率 被引量:3
20
作者 秦哲 杨广武 +1 位作者 张艳峰 王亚如 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期34-38,共5页
利用位移和压强传感器以及数据采集处理系统,获取斯特林发动机在实际工作过程中压强、体积以及温度等实时数据信息,绘制循环过程的压强-体积图,并由数据处理软件得出斯特林发动机每次循环对外做功的数值,对斯特林发动机实际工作过程的... 利用位移和压强传感器以及数据采集处理系统,获取斯特林发动机在实际工作过程中压强、体积以及温度等实时数据信息,绘制循环过程的压强-体积图,并由数据处理软件得出斯特林发动机每次循环对外做功的数值,对斯特林发动机实际工作过程的热效率进行了研究。结果表明,实际循环过程中的压强-体积图,并不像理想斯特林发动机工作过程是两条等温线和两条等体线的简单组合,而是一条过度比较平滑的封闭曲线。通过实验发现,斯特林发动机在有负载情况下循环周期小于空载情况下的循环周期,有负载时每个循环周期内系统对外做功相比空载提高17.6%,热效率比空载情况提高4.3%。 展开更多
关键词 斯特林发动机 热效率 传感器 数据采集
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