基于二氧化碳工质的斯特林发动机流动和换热研究

发布时间：2022-02-24 06:05

　　可再生能源发展是我国推进能源转型的重要途径,光热领域受到越来越多的关注。斯特林发动机作为碟式太阳能热发电系统的核心设备,其效率和功率将决定整个系统的发电能力。二氧化碳作为斯特林发动机循环工质可以提高机器安全性,降低成本,延长机器运行时间,减少补气次数。因此需要对二氧化碳在斯特林发动机内部的振荡流特性进行相关研究。首先利用有限体积法（FVM）对不同孔隙、直径的金属丝网进行建模,利用Fluent软件模拟了不同充气压力,工作频率,热端温度,丝网目数下空气和二氧化碳气体在金属丝网中的流动,通过计算获得二氧化碳的流阻系数和Nu数分别随Re数的变化关系。发现了二氧化碳气体在冷吹和热吹两个过程中流阻关联式差别较大,而换热关联式是在热吹减速期与其他时期偏差较大;除此以外二氧化碳流阻系数在所模拟工况范围内（144<Re<3587）大于空气的流阻系数。在Re数较低（Re<1733）时相差大于10%,但在高Re数下（1733<Re<3587）差异小于10%,最终循环平均拟合公式为:144<Re<3587:f=320.9/Re+7.331/Re^0.1

【文章来源】：浙江大学浙江省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 背景
    1.2 斯特林发动机概论
    1.3 回热器和振荡流研究现状
    1.4 斯特林发动机和回热器设计程序
    1.5 本文主要研究内容
2 二氧化碳在回热器中流动和换热特性研究
    2.1 模型介绍
    2.2 几何模型
    2.3 数学模型
    2.4 压降分析
    2.5 换热分析
    2.6 本章小结
3 二氧化碳滞后特性与循环率研究
    3.1 实验装置
    3.2 模拟验证
    3.3 结果对比
    3.4 回热器中质量流修正
    3.5 本章小结
4 适用于二氧化碳的改进型Simple模型
    4.1 改进型Simple模型介绍
    4.2 实验验证
    4.3 二氧化碳模块和结果分析
    4.4 本章小结
5 总结与展望
    5.1 主要研究内容和结论
    5.2 创新点
    5.3 展望和不足
参考文献
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于孔隙尺度的回热器换热特性模拟研究[J]. 赖华盛,肖刚,范皓霆,彭浩,倪明江.  工程热物理学报. 2019(08)
[2]斯特林发动机应用于潜艇AIP动力装置的前景展望[J]. 伍赛特.  装备制造技术. 2019(01)
[3]基于潜艇AIP动力装置的热力发动机闭式循环特征研究[J]. 伍赛特.  内燃机. 2018(06)
[4]基于不同自然工质的斯特林循环特性研究[J]. 王树林,肖刚,瞿凡,倪明江.  工程热物理学报. 2018(10)
[5]国外潜艇AIP技术发展现状与趋势分析[J]. 胡静,孙俊忠,周智勇,郝海静.  舰船电子工程. 2018(03)
[6]基于维里系数的实际气体分子平均自由程近似计算[J]. 张帅,宋鹏云.  润滑与密封. 2015(07)
[7]斯特林发动机回热器传热和流动特性研究[J]. 姜瑞雪,鹿鹏.  节能技术. 2015(03)
[8]纳米孔隙空间内气体分子平均自由程变化规律[J]. 王立新,魏高升,杜小泽,杨勇平.  化工学报. 2014(S1)
[9]矩形通道内层流脉动流动相位差分析[J]. 王畅,高璞珍,许超,谭思超.  原子能科学技术. 2013(02)
[10]圆管内层流脉动流动相位差分析[J]. 王畅,高璞珍,许超,谭思超.  原子能科学技术. 2013(01)

博士论文
[1]振荡流基本特性及其对斯特林循环关键部件传热传质的影响[D]. 彭浩.浙江大学 2018

硕士论文
[1]斯特林发动机运行特性及多能互补设计优化[D]. 瞿凡.浙江大学 2019
[2]单向流和振荡流下斯特林回热器的换热特性研究[D]. 范皓霆.浙江大学 2018
[3]斯特林循环的多阶分析方法与优化模型[D]. 黄怡青.浙江大学 2018
[4]斯特林发动机循环分析方法、内部振荡流换热和整机试验的研究[D]. 时冰伟.浙江大学 2016
[5]斯特林发动机回热器流动和传热特性研究[D]. 姜瑞雪.南京航空航天大学 2014



本文编号：3642130