斯特林循环中射流现象及其对循环特性影响

摘要

为深入分析斯特林循环中射流特性及其带来的损失,对1台百瓦级β型斯特林发动机进行三维数值模拟,并搭建斯特林发动机实验系统进行了实验验证.结果 显示:在工质由压缩腔流向膨胀腔的过程中存在明显的射流冲击,导致冷热工质混合和漩涡产生;压力增大使参与循环的工质质量增大,使膨胀腔内产生更明显的密度分布不均匀现象与冷热工质混合作用;转速增大使得工质的流速增大,并导致更强烈的射流冲击过程;在不同压力和转速下,循环指示功的相对误差范围为3.58％～7.72％,循环效率的相对误差范围为5.48％～9.89％,三维数值模拟结果与实验值取得了较好的一致性;以循环效率最大作为回热器结构优化目标,本台百瓦级β型斯特林发动机存在最佳回热器间隙长度比λ,范围为0.037～0.130,其中循环效率最大值比λ=0时对应的循环效率提高8.32％.