حل عددی ترمو- سیالاتی جریان گاز موتور استرلینگ با اعمال بازیاب متحرک
چکیده
افزایش قیمت انرژی و آلودگیهای محیطی و صوتی در جهان باعث شده است تا تحقیقات بر روی موتورهای جدید تولید توان، با جدیت بیشتری صورت گیرد. خواسته های عمومی از ایده های جدید شامل راندمان مناسب، آلودگی کم و اقتصادی بودن است. موتور استرلینگ از جمله ایده هایی است که در سالهای اخیر علاقه مندان زیادی را به خود جلب کرده است. در تحقیق حاضر پس از معرفی دقیق اجزا و نحوه عملکرد موتور، شبیه سازی عددی برای موتور استرلینگ نوع بتا در حالت ایزوترم و آدیاباتیک انجام شده است. شبیه سازی ابتدا در حالت ایده آل و سپس با اعمال افتهای حرارتی و هیدرولیکی صورت گرفته است. برای شبیه سازی عددی بازیاب، حل عددی جریان گاز در حالت یک بعدی انجام شده است. با توجه به نتایج حاصله، تحقیق حاضر توانسته است نزدیکترین مقادیر را با مدلسازی افتهای حرارتی و هیدرولیکی به نتایج آزمایشگاهی بدست آورد. پس از مقایسه نتایج در حالت ایده آل و با مشخص شدن مقادیر افتهای حرارتی و هیدرولیکی، طرح جدیدی از موتور استرلینگ نوع بتا پیشنهاد شده که بازیاب آن با شکل متعارف موتورهای استرلینگ مدل بتا متفاوت است. در موتور های استرلینگ متعارف مدل بتا، جابجا کننده و پیستون توان در یک سیلندر قرار دارند و سیال عامل بین محفظه های انبساط و تراکم، از مسیر کنارگذر سیلندر اصلی، عبور می کند. در تحقیق حاضر شکل جدیدی از بازیاب حرارتی برای موتور استرلینگ مدل بتا پیشنهاد شده است. در شکل جدید، لایه های همگن پی دی پی سیم های مربعی، فضای پیستون جابجا کننده را پر کرده است، بطوریکه پیستون جابجایی، نقش جابجاکننده و بازیاب حرارتی را همزمان بر عهده دارد. در مقایسه با موتور های متعارف، موتور پیشنهادی، علاوه بر کاهش اندازه هندسی، 9/5 % درصد راندمان بالاتری دارد و 14% درصد توان بالاتری تولید می کند