Расчетно-экспериментальное исследование рабочего процесса свободнопоршневого двигателя стирлинга.

• Автор: Махкамов, Хамидулла Хайруллаевич
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1991
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 230 с.

АННОТАЦИЯ
В диссертации проведен анализ состояния НИР и ОКР по разработке и исследованиям свободнопоршневых двигателей Стирлинга, разработаны математические модели (ММ) первого и второго уровней, а также изложены методики поверочного и конструкторского расчетов двигателя вытеснительного типа.
Приведены описания конструкции лабораторного образца двигателя и экспериментального стенда. Получены экспериментальные данные по рабочему процессу СПДС. Проведены исследования влияния параметров рабочего процесса и конструкционных параметров на работу двигателя.
Сравнение результатов физического и вычислительных экспериментов показали, что математическая модель второго уровня с достаточной степенью точности описывает рабочий процесс СПДС и может быть использована для проведения поверочного расчета двигателя.
Конструкторский расчет параметров двигателя проводится с использованием ММ обоих уровней. Данные расчета по ММ первого уровня уточняются с использованием специального алгоритма на основе ММ второго уровня.
Цредложенные математические модели и методики поверочного и конструкторского расчетов СПДС вытеснительного типа, при соответствующей корректировке, могут быть использованы для расчетов СПДС других модификаций.
Созданные математические модели СПДС вытеснительного типа являются компонентами программы расчетов двигателей Стирлинга, разрабатываемой в МГТУ им. Н. Э. Баумана.

АННОТАЦИЯ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ГЛАВА I. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ НИР И ОКР ПО РАЗРАБОТКЕ СВОБОДНОПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ СТИРЛИНГА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Принцип работы свободнопоршневого двигателя Стирлинга. Конструктивные схемы СПДС
1.2. Технико-экономические исследования целесообразности использования СПДС
1.3. Математические модели рабочего процесса двигателей Стирлинга и методики их расчета
1.4. Анализ методов расчета СЦЦС
1.5. Постановка задач исследований
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПЕРВОГО УРОВНЯ ДЛЯ СПДС
р-МОДИФИКАЦИИ
2.1. Допущения и основные уравнения рабочего процесса и динамики СПДС вытеснительного
типа
2.2. Математическая модель первого уровня
2.3. Определение конструктивных параметров СПДС
на этапе предварительного проектирования
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВТОРОГО УРОВНЯ.
МЕТОДИКА ПОВЕРОЧНОГО РАСЧЕТА СПДС
3.1. Основные допущения и уравнения рабочего

процесса и динамики двигателя в математической модели второго уровня
3.2. Математическая модель второго уровня свободнопоршневого двигателя
3.3. Методика поверочного расчета СПДС
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА
ЛАБОРАТОРНОГО ОБРАЗЦА СВОБОДНОПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА
4.1. Задачи и программа экспериментального исследования
4.2. Конструкция лабораторного образца свободнопоршневого двигателя
4.3. Описание экспериментального стенда
4.4. Датчики и комплекс контрольно-измерительной аппаратуры
4.5. Тарировка датчиков перемещений, давлений
и температур
4.6. Методика проведения эксперимента
4.7. Оценка погрешностей измерений при экспериментальных исследованиях
ГЛАВА 5. ОЦЕНКА АДЕКВАТНОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ СПДС.
МЕТОДИКА КОНСТРУКТОРСКОГО РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ
ДВИГАТЕЛЯ
5.1. Сравнение экспериментальных данных с результатами расчета по ММ второго уровня
5.2. Исследование влияния параметров рабочего процесса и конструкции на работу двигателя
5.3. Методика конструкторского расчета пара-
■50тана в 18Т1 г. профессором Г. Шмидтом [3,4]. При этом были приняты следущие допущения: изотермичность процессов сжатия и расширения; идеальная регенерация теплоты; отсутствие гидравлических потерь; рабочее тело-идеальный газ; отсутствие утечек и перетечек рабочего тела; гармонический закон движения поршней; постоянный сдвиг по фазе между движущимися поршнями; равенство нулю мертвых объемов теплообменников.
Ниже рассмотрены наиболее типичные модели первого уровня, которые являются по своей сути дальнейшим развитием модели 1Шидта.
В работах [65+67] Kohler, Jonkers, Rinia, du Pre, Kirkley учли влияние объемов теплообменников на рабочий процесс двигателя. В [67] Kirkley определил оптимальные значения фазового угла между движениями поршней и отношения объемов, описываемых поршнями, для двигателей а-,(3- и 7-модификаций для получения наибольшего значения безразмерного параметра мощности.
Необратимость процессов во внутреннем контуре в моделях первого уровня и, соответственно, снижение мощности и КОД цикла, учитываются в [68+69] опытными коэффициентами, полученными экспериментальным путем или при сравнении с моделями более высокого уровня.
В [70] при расчете ДС для нахождения оптимальных значений параметров теплообменников и получения наибольшего значения индикаторного КОД и безразмерного параметра мощности были использованы элементы метода дискретного анализа тепловых потерь в цикле, который предварительно рассчитывался по модели первого уровня. При расчете теплообменных аппаратов применя-