A transient one-dimensional numerical model for kinetic Stirling engine

یک مدل عددی مرتبه سوم بر اساس یک دینامیک سیال محاسباتی یک بعدی برای موتورهای سینتیک استرلینگ طراحی شده است. مکانیزم های مختلف از دست دادن در موتورهای استرلینگ، از جمله کاهش هیسترزیس بهار گاز، افت شاتل، کاهش ضایعات تبخیری، کاهش نشت گاز، کاهش سرعت محدود، کاهش اصطکاک پیستون، افت افت فشار، از دست رفتن حرارت، از دست دادن مکانیکی و انتقال حرارت نامناسب و در معادلات کنترل پایه جاسازی شده است. مدل حرارتی غیر تعادلی برای بازسازی کننده برای جذب ویژگی های نوسانی گاز و درجه حرارت جامد به کار رفته است. برای بهبود ثبات و عددی عددی، طرح اختلاف زمان دوم ضمنی و دومین مرحله پیش بینی به ترتیب برای تفسیر اصطلاحات دیفرانسیل زمان و شرایط کنتراست پذیرفته می شود. اعتبار سنجی های تجربی سپس بر روی موتور بتای سبک استرلینگ با داده های تجربی گسترده برای شرایط مختلف کار انجام می شود. نتایج نشان می دهد که مدل توسعه یافته دارای دقت بیشتری نسبت به مدل های مرتبه دوم قبلی است. توافق خوب برای پیش بینی پارامترهای مختلف سیستم بحرانی، از جمله نمودار حجم فشار، نشان داده شده قدرت، قدرت ترمز، نشان داده شده بهره وری، بهره وری ترمز و کارایی مکانیکی است. به طور خاص، هر دو آزمایش و شبیه سازی نشان می دهد که موتور استرلینگ شارژ با هلیوم دارای فرکانس های کارآمد کم و عملکرد پایین تر نسبت به سیستم هیدروژن است. بر اساس تجزیه و تحلیل از تلفات، نشان می دهد که افت فشار در کانال های جریان نقش مهمی در شکل دادن رفتار های مختلف بازی می کند. افت فشار در سیستم هلیوم بسیار بزرگتر و حساس تر به افزایش فرکانس با توجه به ویسکوزیته بسیار بیشتر از هلیم گاز است. هیدروژن یک گاز کارآمد برای یک موتور استرلینگ است. خصوصیات گذرا جریان جابجایی و تعاملات حرارتی مرتبط با گاز و جامد در بازسازی کننده به طور کلی به منظور درک روند ترمودینامیکی پیچیده مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. این مطالعه یک رویکرد عددی امیدوار کننده در شبیه سازی موتورهای استرلینگ برای درک بیشتر از ویژگی های عملیاتی و مکانیزم های زیرزمینی است.