شبيه سازي و ساخت موتور استرلينگ 100 وات نوع گاما

Design, simulation and construction of 011 watt sterling engine, type Gama

هدف اصلي از تحقيق حاضر ، طراحي و ساخت يك مدل (مفهومي، فرآيندي) از موتور استرلينگ نوع گاما است. به همين منظور ابتدا چرخة استرلينگ در حالت هم‌دما بررسي شد. سپس انتقال حرارت در گرم‌كن، خنك‌كن و بازياب حرارتي موتور استرلينگ مورد بررسي قرار گرفت. طراحي مفهومي اوليه با توجه به معادلات بدست آمده انجام شد. در ابتدا مدل دو بعدي و سپس يك مدل سه‌بعدي اولية موتور در نرم‌افزار، مدل‌سازي شد. جريان داخل موتور، به منظور بررسي تغييرات فشار، دما و سرعت گاز در هر زاويه از چرخش ميل‌لنگ، توسط نرم‌ افزار فلوئنت، شبيه‌سازي شد. مشخص شد كه گاز به دليل نداشتن سرعت و سطح تماس كافي به دماي مطلوب نمي‌رسد. تغييراتي در گرم‌كن و بطور مشخص بازياب حرارتي در خصوص جنس و ميزان تخلخل و همچنين خنك‌كن به منظور افزايش سرعت و افزايش سطح تبادل گرماي گاز، انجام گرفت.در اين تحقيق بيشترين توان ترمزي موتور در حدود 100 وات در 650 د.د.د اندازهگيري شده است.

The main target of this research is design and construction a model of Stirling engine according to a gamma type of Stirling engine. Due to this aim, at first an isothermal Stirling thermodynamic cycle was investigated. Then, heat transfer in designed component same as heater, cooler and regenerator in Stirling engine was investigated. Based on equations the Initial conceptual design have done in a two - dimensional and 3D simulation. Flow in engine for study of pressure variation, temperature and velocity in every crank angle simulated with Fluent software. It was founded the working flow stay cold due to low velocity and improper surfaces. After first study, increasing of regenerator surfaces to increasing of heat transfer was done. Variation of in heater and cooler for increasing velocity and Effective levels and porosity, to gain sufficient heat transfer was done. Finally, Maximum power of engine reached to 100 watt in 650 rpm.