太阳能学报2024,Vol.45Issue(6) :389-395.DOI:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-0195

双作用斯特林热机内部气体微团运行机理数值研究

NUNMERICAL STUDY ON OPERATION MECHANISM OF GAS PARCELS IN DOUBLE-ACTING STIRLING HEAT ENGINE

常德鹏 孙岩雷 王珏 罗靖 胡剑英 罗二仓
太阳能学报2024,Vol.45Issue(6) :389-395.DOI:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-0195

双作用斯特林热机内部气体微团运行机理数值研究

NUNMERICAL STUDY ON OPERATION MECHANISM OF GAS PARCELS IN DOUBLE-ACTING STIRLING HEAT ENGINE

常德鹏 1孙岩雷 2王珏 3罗靖 1胡剑英 2罗二仓1
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作者信息

  • 1. 中国科学院理化技术研究所低温科学与技术重点实验室,北京 100190;中国科学院大学工程科学学院,北京 100049
  • 2. 中国科学院理化技术研究所低温科学与技术重点实验室,北京 100190
  • 3. 航天科工空间工程发展有限公司,北京 100854
  • 折叠

摘要

针对一台双作用斯特林热机,通过SAGE计算以及Runge-Kutta法和线性插值等后处理过程,对内部气体微团进行热力求解,最终得到由欧拉观点转化为拉格朗日观点的热力结果.研究表明,斯特林热机回热器内部各气体微团独自运行于不同的热力过程,气体微团间互相接力,实现宏观上发动机的热功转换功能,其热力循环的包络线近似于2个等压过程和2个等温过程的组合.同时,研究实际机型的气体微团运行机理和热力过程,并从数值上验证斯特林循环与概括性卡诺循环的相互关系,为斯特林热机的设计与分析提供一定的理论基础.

Abstract

In this paper,for a double-acting Stirling heat engine,the thermal solution of the internal gas parcels is carried out through SAGE calculation,Runge-Kutta method,and linear interpolation post-processing processes,and finally the thermal solution results are converted from the Eulerian view to the Lagrangian view.The research results show that each gas parcel in the Stirling heat engine regenerator operates independently in different thermal processes,and the gas parcels relay with each other,realizing the macro engine thermal power conversion function.The envelope of the thermal cycle is similar to the combination of two isobaric processes and two isothermal processes.At the same time,this paper studies the operation mechanism and thermal process of the actual model of the gas parcel and verifies the relationship between the Stirling cycle and the generalized Carnot cycle from a numerical point of view,which provides a theoretical basis for the design and analysis of the Stirling heat engine.

关键词

斯特林热机/斯特林循环/Runge-Kutta法/运行机理/概括性卡诺循环

Key words

Stirling engine/Stirling cycle/Runge Kutta method/operating mechanism/generalized Carnot cycle

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基金项目

国家自然科学基金(51976230)

中国科学院先导A项目(XDA21080300)

出版年

2024
太阳能学报
中国可再生能源学会

太阳能学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:0.392
ISSN:0254-0096
参考文献量18
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