α型斯特林循环自由活塞反渗透淡化动力系统研究
发布时间：2021-05-13 19:26
淡水资源是人类得以生存、经济发展以及社会进步的重要物质基础。现如今,淡水资源短缺是我们面临的一大难题,反渗透淡化是解决沿海地区、船舶、孤岛淡水资源短缺的有效途径。对于反渗透海水淡化动力系统而言,只需提供能推动海水克服渗透压通过反渗透膜的压力。目前反渗透海水淡化动力输入一般采用高压泵,其最终转化效率较低且能源适应性较弱。而斯特林发动机作为一种外热式活塞动力机械,可以在传统发动机基础上取消曲柄连杆等刚体传动机构,采用自由活塞式,利用非刚性介质作为活塞平移机械能的接受体,保持稳定输出,可以作为反渗透海水淡化的系统的动力输入。通过对目前热能驱动反渗透淡化领域发展的研究,从减少能量转化和传递环节,提高能源利用效率出发,在充分利用斯特林循环的优势,设计α型斯特林循环自由活塞反渗透淡化动力系统。课题的研究内容如下:（1）设计α型斯特林循环自由活塞反渗透淡化动力系统。建立其动力部分α型斯特林发动机的绝热模型及活塞组件的数学模型,通过对斯特林发动机的结构参数设计,利用MATLAB平台基于RUNGE-KUTTA法求解微分方程组,得到动力系统斯特林发动机的运动规律,最终求得斯特林发动机的除去热损失的输出功为...
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 斯特林发动机概述
1.2.1 斯特林发动机结构类型
1.2.2 斯特林发动机工作的基本原理
1.2.3 斯特林循环
1.2.4 斯特林发动机实际循环
1.2.5 斯特林发动机的特点
1.3 斯特林发动机国内外研究概况
1.3.1 国内研究概况
1.3.2 国外研究概况
1.4 海水淡化动力系统国内外研究概况
1.5 论文研究的主要内容
第二章 动力系统设计及斯特林发动机热力学建模分析
2.1 动力系统设计及工作原理
2.2 基于斯特林循环的热力学模型
2.2.1 Schmidt模型
2.2.2 理想绝热模型
2.3 斯特林发动机活塞动力学模型
2.4 动力系统斯特林发动机结构参数设计
2.4.1 工质气体选择
2.4.2 斯特林发动机模型皮尔数的确定
2.4.3 动力活塞与气缸的基本结构参数设计
2.4.4 膨胀腔压缩腔瞬时容积确定
2.4.5 加热器、回热器及冷却器相关参数确定
2.5 计算结果及分析
2.5.1 求解方法
2.5.2 结果分析
2.6 斯特林发动机的实际循环与损失计算
2.6.1 斯特林发动机的实际循环
2.6.2 斯特林发动机的热损失
2.7 本章小结
第三章 动力系统往复直线泵建模与仿真分析
3.1 往复直线泵工作过程
3.2 往复直线泵的数学模型
3.2.1 往复直线泵活塞运动方程
3.2.2 膨胀腔一侧往复直线泵模型
3.2.3 压缩腔一侧往复直线泵模型
3.3 往复直线泵流量及瞬时流量
3.4 往复直线泵功率
3.5 往复直线泵的结构参数设计
3.6 往复直线泵仿真分析
3.7 本章小结
第四章 动力系统AMESIM仿真分析
4.1 AMESIM仿真软件概述
4.2 建立动力系统模型的基本步骤
4.3 往复直线泵及相关子系统仿真模型的建立
4.4 动力系统AMESIM仿真模型建立
4.5 动力系统子模型选择及运行参数设置
4.6 动力系统AMESIM仿真分析
4.7 本章小结
第五章 基于粒子群算法优化计算
5.1 粒子群算法理论
5.1.1 粒子群算法简介
5.1.2 算法原理
5.1.3 粒子群算法的基本步骤
5.2 斯特林发动机的优化分析
5.3 动力系统斯特林发动机粒子群算法的优化分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]直驱式潮汐能反渗透海水淡化系统性能计算模型及分析[J]. 陈明丰,张明宇,凌长明. 工程热物理学报. 2019(06)
[2]基于光伏光热耦合驱动的海水淡化系统性能分析[J]. 张学镭,陈笑,王博恒,焦松. 电力科学与工程. 2019(01)
[3]小型斯特林发动机热循环设计仿真研究[J]. 吕张来,郭鹏程. 计算机仿真. 2017(11)
[4]自由活塞式斯特林发动机的性能优化[J]. 唐硕捷,黄护林,张银. 太阳能学报. 2017(04)
[5]基于管路压力损失对液压系统可靠性影响的分析与研究[J]. 沈千里,邱艳峰,石峰,孙远洋. 液压气动与密封. 2016(06)
[6]我国海水淡化产业发展现状与建议[J]. 杨尚宝. 水处理技术. 2015(12)
[7]千瓦级自由活塞斯特林发电机研究[J]. 李珂,余国瑶,张益炳,廖旭,戴巍,罗二仓. 工程热物理学报. 2014(07)
[8]海水淡化轴向柱塞泵的虚拟样机技术研究[J]. 翟江,周华. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(03)
[9]斯特林发动机的研究与发展[J]. 许行,宋鸿杰. 四川兵工学报. 2011(06)
[10]斯特林发动机的等温模型分析[J]. 许行,李亚奇,宋鸿杰. 应用能源技术. 2011(05)
博士论文
[1]β型菱形传动斯特林发动机的优化方法及实验研究[D]. 段晨.华中科技大学 2014
[2]1kW斯特林发动机的实验研究及热力学分析[D]. 杨泰蓉.中国科学技术大学 2010
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]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
[3]热驱动型斯特林热泵系统的模拟与分析[D]. 郭浩增.陕西科技大学 2018
[4]小功率自由活塞斯特林发动机动力学特性和泄漏问题研究[D]. 李兴华.南京航空航天大学 2018
[5]a型斯特林发动机热效率的数值算法与优化[D]. 郑天轶.华中科技大学 2016
[6]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
[7]桥总成制动系统疲劳寿命实验台的设计与研究[D]. 赵凯.合肥工业大学 2015
[8]自由活塞发动机工作过程仿真模拟[D]. 侯伟娟.河北工业大学 2015
[9]基于斯特林机的汽油机余热回收仿真及实验研究[D]. 黄宇.天津大学 2014
[10]自由活塞斯特林发动机热交换器的性能研究[D]. 亓宗磊.南京航空航天大学 2014
本文编号：3184573
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 斯特林发动机概述
1.2.1 斯特林发动机结构类型
1.2.2 斯特林发动机工作的基本原理
1.2.3 斯特林循环
1.2.4 斯特林发动机实际循环
1.2.5 斯特林发动机的特点
1.3 斯特林发动机国内外研究概况
1.3.1 国内研究概况
1.3.2 国外研究概况
1.4 海水淡化动力系统国内外研究概况
1.5 论文研究的主要内容
第二章 动力系统设计及斯特林发动机热力学建模分析
2.1 动力系统设计及工作原理
2.2 基于斯特林循环的热力学模型
2.2.1 Schmidt模型
2.2.2 理想绝热模型
2.3 斯特林发动机活塞动力学模型
2.4 动力系统斯特林发动机结构参数设计
2.4.1 工质气体选择
2.4.2 斯特林发动机模型皮尔数的确定
2.4.3 动力活塞与气缸的基本结构参数设计
2.4.4 膨胀腔压缩腔瞬时容积确定
2.4.5 加热器、回热器及冷却器相关参数确定
2.5 计算结果及分析
2.5.1 求解方法
2.5.2 结果分析
2.6 斯特林发动机的实际循环与损失计算
2.6.1 斯特林发动机的实际循环
2.6.2 斯特林发动机的热损失
2.7 本章小结
第三章 动力系统往复直线泵建模与仿真分析
3.1 往复直线泵工作过程
3.2 往复直线泵的数学模型
3.2.1 往复直线泵活塞运动方程
3.2.2 膨胀腔一侧往复直线泵模型
3.2.3 压缩腔一侧往复直线泵模型
3.3 往复直线泵流量及瞬时流量
3.4 往复直线泵功率
3.5 往复直线泵的结构参数设计
3.6 往复直线泵仿真分析
3.7 本章小结
第四章 动力系统AMESIM仿真分析
4.1 AMESIM仿真软件概述
4.2 建立动力系统模型的基本步骤
4.3 往复直线泵及相关子系统仿真模型的建立
4.4 动力系统AMESIM仿真模型建立
4.5 动力系统子模型选择及运行参数设置
4.6 动力系统AMESIM仿真分析
4.7 本章小结
第五章 基于粒子群算法优化计算
5.1 粒子群算法理论
5.1.1 粒子群算法简介
5.1.2 算法原理
5.1.3 粒子群算法的基本步骤
5.2 斯特林发动机的优化分析
5.3 动力系统斯特林发动机粒子群算法的优化分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]直驱式潮汐能反渗透海水淡化系统性能计算模型及分析[J]. 陈明丰,张明宇,凌长明. 工程热物理学报. 2019(06)
[2]基于光伏光热耦合驱动的海水淡化系统性能分析[J]. 张学镭,陈笑,王博恒,焦松. 电力科学与工程. 2019(01)
[3]小型斯特林发动机热循环设计仿真研究[J]. 吕张来,郭鹏程. 计算机仿真. 2017(11)
[4]自由活塞式斯特林发动机的性能优化[J]. 唐硕捷,黄护林,张银. 太阳能学报. 2017(04)
[5]基于管路压力损失对液压系统可靠性影响的分析与研究[J]. 沈千里,邱艳峰,石峰,孙远洋. 液压气动与密封. 2016(06)
[6]我国海水淡化产业发展现状与建议[J]. 杨尚宝. 水处理技术. 2015(12)
[7]千瓦级自由活塞斯特林发电机研究[J]. 李珂,余国瑶,张益炳,廖旭,戴巍,罗二仓. 工程热物理学报. 2014(07)
[8]海水淡化轴向柱塞泵的虚拟样机技术研究[J]. 翟江,周华. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(03)
[9]斯特林发动机的研究与发展[J]. 许行,宋鸿杰. 四川兵工学报. 2011(06)
[10]斯特林发动机的等温模型分析[J]. 许行,李亚奇,宋鸿杰. 应用能源技术. 2011(05)
博士论文
[1]β型菱形传动斯特林发动机的优化方法及实验研究[D]. 段晨.华中科技大学 2014
[2]1kW斯特林发动机的实验研究及热力学分析[D]. 杨泰蓉.中国科学技术大学 2010
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]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
[3]热驱动型斯特林热泵系统的模拟与分析[D]. 郭浩增.陕西科技大学 2018
[4]小功率自由活塞斯特林发动机动力学特性和泄漏问题研究[D]. 李兴华.南京航空航天大学 2018
[5]a型斯特林发动机热效率的数值算法与优化[D]. 郑天轶.华中科技大学 2016
[6]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
[7]桥总成制动系统疲劳寿命实验台的设计与研究[D]. 赵凯.合肥工业大学 2015
[8]自由活塞发动机工作过程仿真模拟[D]. 侯伟娟.河北工业大学 2015
[9]基于斯特林机的汽油机余热回收仿真及实验研究[D]. 黄宇.天津大学 2014
[10]自由活塞斯特林发动机热交换器的性能研究[D]. 亓宗磊.南京航空航天大学 2014
本文编号：3184573
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3184573.html
