Wielodomenowy model silnika Stirlinga z wolnym tłokiem - studium przypadku

Adrian Chmielewski , Robert Gumiński , Jędrzej Mączak

Abstract

This article presents a dynamic model of the free-piston Stirling engine. The dynamic model describing the mechanical domain (equations in classical mechanics) was combined with the thermodynamic submodel (taking into account the equations of energy conservation), with the assumption of the isothermal heat exchange in the compression and expansion spaces. On the basis of the performed thermodynamic analysis for the working space in the Stirling engine and the physical model of the system with the free piston, a multi-domain simulation model was developed in the Matlab&Simulink programme. On the basis of the derived equations of energy conservation for the thermodynamic model and the equations of motion for the mechanical submodel, the influence of selected thermodynamic and mechanical parameters was analysed, including: the influence of upper heat source temperature on the increase in theoretical power and work, mass expenditures – mass flow of the working gas at the control boundaries, the influence of transient states on the pressure curve, change of the expansion piston and the compression piston mass on the p(V) plot, as well as the influence of mechanical springs rigidity on the displacements of individual elements of the system. The results discussed in this work provide useful information about the thermodynamic and dynamic properties of the simulated object whose thermodynamic parameters correspond to the real object parameters.
Author Adrian Chmielewski IP
Adrian Chmielewski,,
- Institute of Vehicles
, Robert Gumiński IP
Robert Gumiński,,
- Institute of Automotive Engineering
, Jędrzej Mączak IP
Jędrzej Mączak,,
- Institute of Automotive Engineering
Journal seriesRynek Energii, ISSN 1425-5960
Issue year2016
Vol127
No6
Pages62-69
Publication size in sheets0.5
Keywords in PolishModel dynamiczny, izotermiczna wymiana ciepła, silnik Stirlinga z wolnym tłokiem
Keywords in EnglishDynamic model, isothermal heat exchange, free-piston Stirling engine
Abstract in PolishW artykule przedstawiono dynamiczny model silnika Stirlinga z wolnym tłokiem (ang. Free Piston Stirling Engine). Model dynamiczny opisujący domenę mechaniczną (klasyczne równania mechaniki), połączony został z submodelem termodynamicznym (uwzględniającym równania zachowania energii) przy założeniu izotermicznej wymiany ciepła w przestrzeniach sprężania oraz rozprężania. Na podstawie wyprowadzonych równań zachowania energii dla modelu termodynamicznego oraz równań ruchu dla submodelu mechanicznego układu z wolnym tłokiem opracowany został wielodomenowy model symulacyjny w programie Matlab&Simulink. Przeprowadzona symulacja pozwoliła na analizę wpływu wybranych parametrów termodynamicznych i mechanicznych m.in.: wpływu temperatury górnego źródła ciepła na przyrost pracy i mocy teoretycznej, wydatków masowych - przepływy masy gazu roboczego na granicach kontrolnych, wpływu stanów nieustalonych na przebieg ciśnienia, zmian masy wypornika oraz tłoka na zależność p(V) a także wpływu sztywności sprężyn mechanicznych na przemieszczenia poszczególnych elementów układu. Przedstawione w pracy wyniki niosą użyteczną informację o termodynamicznych i dynamicznych własnościach symulowanego obiektu, którego parametry termodynamiczne odpowiadają parametrom obiektu rzeczywistego.
URL http://kaprint.pl/node/3316
Languagepl polski
Score (nominal)11
ScoreMinisterial score = 11.0, 29-11-2017, ArticleFromJournal
Ministerial score (2013-2016) = 11.0, 29-11-2017, ArticleFromJournal
Citation count*0 (2018-07-20)
Cite
Share Share

Get link to the record
msginfo.png


* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back