王宏江[1]2000年在《热气机传动机构弹性动力分析及可视化应用研究》文中提出本文运用阿苏尔杆组理论和KED（Kineto-Elastodynamics）分析方法，对热气机 传动机构的运动学及动力学特性进行了深入的理论分析和大量的数值计算，并对应力 分析作了可视化后置处理，从而为了解该机构系统的动力学特性及改进设计提供了理 论依据，其可视化处理对于弹性机构动力学CAD研究具有普遍意义。主要工作： 运用阿苏尔杆组理论对热气机传动机构的运动学特性做了充分研究，给出了机构 在一个运动周期中，各铰接点的位置、速度和加速度等运动学参数，并绘制了相应铰 接点的轨迹曲线、速度曲线及加速度曲线；根据该结果，对该系统的运动及动力学特 性进行了讨论。 应用运动弹性动力学分析方法，将该多杆机构划分为多个有限单元，分别建立了 这多个单元的运动微分方程式，选取三十个广义坐标对机构的动力学特性进行分析， 建立了系统微分方程；应用子空间迭代法求解机构系统不同位置上的特征值问题； 运用实振型叠加法的闭式算法求出了机构在一个运动周期中各个广义坐标方向的弹性 振动曲线。同时求出了在机构不同位置时各构件上应力分布情况。 充分讨论了有限元分析计算中的可视化技术及其实现方法，并对可视化技术中常 用手段──颜色的应用作了充分研究，在此基础上建立了均匀色彩空间颜色表，并应 用于弹性连杆机构的应力分析中，取得了良好效果。 编制了具有良好用户界面的包含结果可视化处理的机构运动学和动力学分析软 件。
杨泰蓉[2]2010年在《1kW斯特林发动机的实验研究及热力学分析》文中研究表明斯特林发动机不仅理论热效率高,等于卡诺效率,而且作为外燃机其排放特性非常好,所以近三十年来一直是研究的热点。通过实验可以对斯特林发动机进行优化,并指导理论设计,提高理论模型的精度,因而开展斯特林发动机的实验研究非常重要；斯特林发动机工作过程中的各种热损失是影响斯特林发动机性能的主要因素,但这些热损失通常很难用仪器进行测定,一般需要借助理论分析工具进行估算,因而开展斯特林发动机热力学理论研究,不仅有重要的学术价值,也有重要的工程应用意义。本文主要开展了1kWα型斯特林发动机的改造、实验研究、循环分析和可用能分析等方面的工作。通过合作研究,在乌兹别克斯坦科学院物理技术研究所斯特林发动机实验室对乌方研制的1kW太阳能斯特林发动机进行了改造,即用以液化气为燃料的气体燃烧室取代太阳能接受器。成功研制出多孔金属板燃烧器,并将多孔金属网成功应用于斯特林发动机外部燃烧室。先后在乌兹别克斯坦科学院物理技术研究所斯特林发动机实验室和中国科学技术大学工程科学学院建立了1kW斯特林发动机实验系统,通过实验完成了对气体燃烧室的优化及对励磁系统的调试。在乌兹别克斯坦科学院物理技术研究所斯特林发动机实验室做了不同充气压力下的1kW斯特林发动机性能实验。根据实验结果对1kW斯特林发电系统进行了能量平衡分析。结果表明：气体燃烧室、换热器、曲轴连杆传动机构的轴承、发电机均需要改进或更换。在更换轴承后,系统发电功率有了较大的提高。然后在位于中国科学技术大学工程科学学院的实验系统上以品质更高的液化气为燃料进行了性能实验,在工质的充气压力为28bar时该发动机的发电功率可达975W,接近额定发电功率1kW。对各种零级分析法进行了比较,将1kW斯特林发动机轴输出功率的零级分析值与实验值进行比较,结果表明：1kW斯特林发动机实际轴输出功率比用Malmo公式法和指示功率法算得的输出功率的下限值还小,比用Beale数法算得的输出功率小40%左右,说明1kW斯特林发动机的设计存在比较大的问题,需要进一步优化。建立了α型斯特林发动机的理想绝热模型,通过公式推导获得了一组方程。在理想绝热分析法基础上,对绝热二级分析法进行了简化,并进行了可视化程序设计。然后对设计工况下的1kW斯特林发动机进行了二级简化分析,获得了一些有意义的结论。接着对三种不同充气压力下的1kW斯特林发动机进行了二级简化分析,将发电功率的分析值与实验值进行比较,结果表明：发电功率的二级简化分析值比实验值高50%左右,这主要是因为1kW斯特林发动机实际热损失比较大,而在二级简化分析中只考虑了回热器的回热损失和壁面导热损失,还未考虑活塞轴向导热损失、活塞往复热损失、气缸轴向导热损失等其它热损失,因此,二级简化分析法还有待改进。对以燃料为能源的斯特林发动机系统的热端和冷端的可用能损失进行了分析,采用了两种方法计算系统的热端和冷端的可用能损失。然后对系统进行了可用能效率分析,推导出了系统的可用能效率公式,找到了影响整个系统可用能效率的主要因素,并定性分析了这些因素对可用能效率的影响。最后分别基于史密特一级等温分析法、二级简化分析法、以及三种不同充气压力下的实验数据计算了1kW斯特林发动机系统的可用能效率并进行了比较,结果表明：可用能效率的史密特分析值是实验值的2-3倍,因此这种方法并不实用；而二级简化分析值比实验值高50%左右,需要对二级简化分析法进一步改进；燃烧室和斯特林发动机的可用能效率的实验值都比较低、导致系统可用能效率的实验值很低,这说明燃烧室和斯特林发动机都需要进行优化设计。
周梦来[3]2014年在《斯特林发动机配气活塞与气缸间隙设计及动态仿真》文中指出与传统内燃机相比，斯特林发动机结构简单、运行平稳、维修方便，更不会发生爆震，充分实现了高效率、低噪音、低污染和低运行成本。随着能源危机的加剧和斯特林发动机技术的提高，斯特林发动机在车辆上的应用再次得到人们的关注。配气活塞与气缸间隙的合理设计是自由活塞发动机设计的一个重要课题，间隙过大影响配气效率，间隙过小会产生粘缸和拉缸，本文针对自由活塞发动机的配气活塞和气缸的间隙特征进行研究，主要完成工作如下：（1）对一台4kW自由活塞式斯特林发动机的主要结构尺寸进行了设计，首先确定了循环压力、发动机工作频率、行程、缸径、热交换系统无益容积等参数，进而对发动机换热系统、气缸、活塞等零部件进行了结构和尺寸设计；（2）基于软件ADAMS，对配气活塞进行了动力学分析，分析了活塞运动中柔性弹簧的变形特征、受力、动能和势能、活塞的轴向与侧向频谱特征等力学性能；（3）利用软件ANSYS对配气活塞的关键部件柔性弹簧进行了性能模拟，获得了柔性弹簧厚度、渐开线长度、渐开线封闭半径等结构参数与柔性弹簧的轴向刚度和径向刚度之间的关系，并用软件Workbench对柔性弹簧的最大应力进行了优化，结果显示，通过改变柔性弹簧的部分尺寸可以有效优化柔性弹簧的最大应力，最大应力减少了25%左右，可以有效地提高柔性弹簧的使用寿命；（4）分析了影响配气活塞与气缸工作间隙的各个因素所造成的间隙特征，在此基础上提出了配气活塞与气缸的间隙设计方法，利用该设计方法确定了发动机的配缸间隙，并利用软件ADAMS进行了仿真验证，得到活塞与气缸的最小配缸间隙为0.168mm，稳态振动中活塞与气缸的最小径向间隙为0.0145mm，为该类型发动机设计提供了参考依据。
参考文献：
[1]. 热气机传动机构弹性动力分析及可视化应用研究[D]. 王宏江. 西安理工大学. 2000
[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
[3]. 斯特林发动机配气活塞与气缸间隙设计及动态仿真[D]. 周梦来. 南京航空航天大学. 2014