目錄
中文摘要 iii
ABSTRACT iv
誌謝 vi
目錄 vii
符號引索 xv
第一章 序論 1
1-1 研究背景與目的 1
1-2 史特靈引擎的發展史 1
1-3 史特靈引擎的分類 3
1-4 史特靈引擎的優點 4
1-5 史特靈引擎的應用 5
第二章 數值模擬方法 6
2-1 軟體介紹及基本假設 6
2-1-1 模擬軟體介紹 6
2-1-2 基本假設 7
2-2 統御方程式 7
2-2-1 質量守恆方程式 7
2-2-2 動量守恆方程式 8
2-2-3 能量守恆方程式 10
2-3 求解方法設定 11
2-3-1 紊流方程式 11
2-3-2 壓力速度耦合方法 13
2-3-3 離散格式 16
第三章 數值模擬結果 21
3-1 性能分析 21
3-1-1 填充壓力 21
3-1-2 運轉速度 23
3-1-3 加熱溫度 24
3-1-4 相位角 24
3-2 最佳相位角分析 26
3-2-1 填充質量 27
3-2-2 汽缸缸徑 27
3-2-3 加熱溫度 28
3-2-4 體積比 28
3-3 再生通道分析 29
3-4 各參數對熱阻之影響 30
3-5 內部熱流場觀測 31
3-5-1 速度分布 32
3-5-2 溫度分布 32
3-5-3 壓力分布 33
第四章 實驗量測與數據驗證 35
4-1 實驗器材與量測方法 35
4-2 實驗與模擬結果比較 39
第五章 熱力循環理論模式 41
5-1 熱力循環理論模式 42
5-2 淨輸出功與淨熱傳量 45
5-3 熱力循環理論驗證 46
第六章 結論與未來研究建議 48
參考文獻 50
表目錄
表 3-1引擎性能分析之各測試例參數設定表 54
表 3-2引擎性能分析之各測試例起始條件設定表 56
表 3-3引擎相位角分析之各測試例參數設定表 58
表 3-4引擎相位角分析之各測試例起始條件設定表 62
表 3-5再生通道分析之各測試參數設定表 66
表 3-6再生通道分析之各測試例起始條件設定表 67
表 4-1實驗對照組之各測試例參數設定表 68
表 4-2實驗對照組之各測試例起始條件設定表 70
圖目錄
圖 1-1不同Type之史特靈引擎 72
圖 2-1模擬架構示意圖 73
圖 2-2PISO演算法流程圖 74
圖 2-3計算格點示意圖 75
圖 3-1史特靈引擎實體 76
圖 3-2主要零件圖示意圖 77
圖 3-3史特靈引擎內部熱流場模型 78
圖 3-4不同填充壓力下膨脹室內熱傳量隨時間變化圖 79
圖 3-5不同壓力下膨脹室內平均溫度隨時間變化圖 80
圖 3-6不同壓力下壓縮室內平均溫度隨時間變化圖 81
圖 3-7不同壓力下膨脹室內對流熱傳係數隨時間變化圖 82
圖 3-8不同壓力下之P-V圖 83
圖 3-9輸出功與功率隨填充壓力之變化圖 84
圖 3-10不同轉速下總體積隨時間變化圖 85
圖 3-11不同轉速下膨脹室內熱傳量隨時間變化圖 86
圖 3-12不同轉速下之P-V圖 87
圖 3-13輸出功與功率隨轉速之變化圖 88
圖 3-14不同溫度下膨脹室內熱傳量隨時間變化圖 89
圖 3-15不同溫度下膨脹室內平均溫度隨時間變化圖 90
圖 3-16不同溫度下膨脹室內平均壓力隨時間之變化圖 91
圖 3-17不同溫度下之P-V圖 92
圖 3-18輸出功與功率隨加熱溫度之變化圖 93
圖 3-19case14與case16活塞位移隨時間變化圖 94
圖 3-20不同相位角下總體積隨時間變化圖 95
圖 3-21不同相位角下膨脹室內壓力隨時間變化圖 96
圖 3-22不同相位角下膨脹室內熱傳量隨時間變化圖 97
圖 3-23不同相位角下之P-V圖 98
圖 3-24輸出功與功率隨相位角之變化圖 99
圖 3-25不同填充壓力下之P-V圖 100
圖 3-26不同填充壓力下輸出功率隨相位角之變化圖 101
圖 3-27不同汽缸體積下之P-V圖 102
圖 3-28不同汽缸體積下輸出功率隨相位角之變化圖 103
圖 3-29不同加熱溫度下之P-V圖 104
圖 3-30不同加熱溫度下輸出功率隨相位角之變化圖 105
圖 3-31不同體積比下之P-V圖 106
圖 3-32不同體積比下輸出功率隨相位角之變化圖 107
圖 3-33再生通道分析模型 108
圖 3-34輸出功率隨再生通道直徑之變化圖 109
圖 3-35對流熱阻隨填充壓力之變化圖 110
圖 3-36對流熱阻隨加熱溫度之變化圖 111
圖 3-37對流熱阻隨相位角之變化圖 112
圖 3-38填充1大氣壓下一週期內之流場密度分佈情形 113
圖 3-39填充4大氣壓下一週期內之流場速度分佈情形 114
圖 3-40填充7大氣壓下一週期內之流場速度分佈情形 115
圖 3-41直徑7公分汽缸一週期內之溫度場分佈情形 116
圖 3-42直徑5公分汽缸一週期內之溫度場分佈情形 117
圖 3-43直徑3公分汽缸一週期內之溫度場分佈情形 118
圖 3-44加熱溫度800 K下一週期內之壓力場分佈情形 119
圖 3-45加熱溫度1000 K下一週期內之壓力場分佈情形 120
圖 3-46加熱溫度1100 K下一週期內之壓力場分佈情形 121
圖 4-1加熱與動力量測系統實體圖 122
圖 4-2 FIBROTHAL陶瓷纖維電熱組件 123
圖 4-3 K-type熱電耦 124
圖 4-4 PID溫度控制箱 125
圖 4-5扭力計 126
圖 4-6扭力與運轉速度顯示器 127
圖 4-7磁滯煞車器 128
圖 4-8磁滯煞車控制器 129
圖 4-9 Data logger 130
圖 4-10負功定義區域圖 131
圖 4-11模擬與實驗數據之比較圖 132
圖 5-1 α型史特靈引擎相關尺寸圖 133
圖 5-2位移與時間變化關係比較圖 134
圖 5-3不同相位角下熱力循環理論模式與模擬結果比較圖 135
圖 5-4不同加熱溫度下熱力循環理論模式與模擬結果比較圖 136
|