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一种三曲拐磁力传动β型斯特林发动机的结构设计和建模仿真

发布时间:2018-09-19 19:24
【摘要】:随着秸秆大规模就地燃烧产生的雾霾问题日益加重,并严重影响了现代人的工作和生活,秸秆的绿色处理已经成为当前研究的热点。作为一种绿色动力装置,斯特林发动机凭着小型、节能、高效的特点运用在秸秆处理问题上具有巨大的潜力。因此设计一款合适的斯特林发动机具有重大的意义和实用价值。本文按照要求设计了一款新型p型闭式循环斯特林发动机,结构上主要采用齿槽式内置回热器,来提高回热性能;曲轴设计成三曲拐形式,提高发动机的运转平稳性,同时减小振动噪声。磁力传动设计使得发动机在闭式循环下解决工质泄漏的同时,又不影响输出动力。运用MATLAB/Simulink模块进行仿真,分析斯特林发动机的热效率和输出功率随冷、热缸的压力、温度、转速以及不同工质的变化规律。设计了一个缓冲腔进行密封,并建立仿真模型分析其对发动机性能的影响。仿真结果表明缓冲腔的容积和压力对发动机性能几乎没有影响,因此根据需要设计缓冲腔在理论上能解决密封问题。运用Fluent软件对发动机的压力场、速度场和温度场进行流固耦合模拟分析。采用动网格进行热流固耦合分析,比较不同时刻,内部流场及整机的速度和温度分布,为实验提供理论依据。最后进行实物加工,完成样机装配,并设计一个初步试验方案。往组装完成后的斯特林发动机充入气体工质进行调试,确保试验的顺利进行。
[Abstract]:With the problem of haze produced by large-scale in-situ burning of straw has become more and more serious, and has seriously affected the work and life of modern people, the green treatment of straw has become a hot spot of current research. As a green power device, Stirling engine has great potential in straw treatment with its small, energy saving and high efficiency characteristics. Therefore, the design of a suitable Stirling engine has great significance and practical value. In this paper, a new type of p-type closed cycle Stirling engine is designed according to the requirements. In the structure, the groove type built-in regenerator is mainly used to improve the regenerative performance, and the crankshaft is designed in the form of tri-curved crutch to improve the running stability of the engine. At the same time, the vibration and noise are reduced. Magnetic drive design makes the engine in closed cycle to solve the leakage of working fluid without affecting the output power. The thermal efficiency and output power of Stirling engine are simulated with MATLAB/Simulink module, and the variation of thermal efficiency and output power with cooling, heat cylinder pressure, temperature, rotational speed and different working fluids are analyzed. A buffer chamber was designed to seal the engine, and a simulation model was established to analyze its influence on engine performance. The simulation results show that the volume and pressure of the buffer cavity have little effect on the performance of the engine, so the sealing problem can be solved theoretically by designing the buffer cavity according to the need. The pressure field, velocity field and temperature field of engine are simulated and analyzed by Fluent software. The thermal fluid-solid coupling analysis is carried out with moving grids, and the velocity and temperature distributions of the internal flow field and the whole machine at different times are compared, which provides the theoretical basis for the experiment. Finally, the prototype assembly is finished and a preliminary test scheme is designed. After the assembly of Stirling engine filled with gas to debug, to ensure the smooth conduct of the test.
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TK05

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本文编号:2251091

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