1. 研究目的与意义
通过学习,设计与制作斯特林引擎模型,了解斯特林引擎的基本构成、工作原理和特点,实现将热能转换成机械动力的过程,将所学的机械设计和能量转换、机械制图方面的知识综合运用到斯特林引擎模型制作中去,培养创新思维能力和实践动手能力,提高综合素质,同时增加节能环保意识。树立创新设计思想
掌握Stirling引擎的工作原理,触发应用灵感。
2. 国内外研究现状分析
Kaushik对不可逆斯特林发动机进行了有限时间热力学分析。指出在不考虑各种损失和回热器效率为1的条件下,2种循环的效率等于卡诺循环的效率,同时还指出了回热器的效率不会影响发动机的输出功率。Nezaket基于UrieliandBerchowitzs规则,用热力学原理中稳流分析法分析了γ型斯特林发动机的运行特性。Tlili采用平均温差的斯特林发动机模型,研究了基于碟式系统用斯特林技术的太阳能热发电系统,该系统假设接收器的温度为20℃,温差为300℃。Wiliam证明了斯特林发动机比火花塞发动机可节约燃料10%~30%。
吴佩宜提出了无部件绝热气缸模型,考虑热交换器的效率及其死区容积的影响,运用变质量系统热力学理论和数值方法,分析了使用的斯特林循环,并求出循环内各热参数的瞬时变化和一个循环的平均参数。杨征非研究四缸双作用斯特林发动机工作过程中存在的各种流动阻力损失和热量损失,建立了适合于模拟四缸双作用斯特林发动机性能的模型,并应用拟牛顿法和惩罚函数法实现了对最优化模型的求解,设计了输出功率从5KW到25KW的四缸双作用斯特林发动机,对斯特林发动机的结构参数进行优化等等。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容:①阅读相关参考文献。②设计太阳热转换系统。③设计斯特林发动机。④利用设计的发动机驱动四轮微小型小车。⑤加工装配小车并实验。⑥分析测试得到的性能。
时间安排:1月1日至1月15日收集资料、文献;撰写开题报告;1月16日至3月16日熟悉课题、查看资料、确定系统的设计方案;3月17日至4月12日完成零件设计和整体设计,接受中题检查;4月13日至5月24日完成图纸,撰写论文;5月25日至5月31日准备答辩;答辩。
4. 研究创新点
避免了传统内燃机的震爆做功问题,从而实现了高效率、低噪音、低污染和低运行成本。斯特林发动机目前有报道,已经开始研究在计算机主板的散热风扇上使用,通过北桥芯片的发热来带动斯特林发动机,以此来给硬件降温。
