автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.02, диссертация на тему:Расчетно-экспериментальное исследование рабочего процесса свободнопоршневого двигателя стирлинга.

• П

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО НАРОДНОМУ ОБРАЗОВАНИЮ

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции я ордена Трудового Красного Знамени государственный технический университет км. Н.Э. Бэумана

На правах рукописи УДК 621 .'415

МАХКАИОВ Хамидулла ХаЯруллаович

РАСЧЕТНО-ЗКСПЕРИМЕНРАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА СВОБОДНОПОРШНЕВОГО. ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА

05.04.02 - Тепловые двигателя

АВТОШЖРАТ диссертации на соискание ученой отеггони кандидата технических наук

Москва - 1991

Работа выполнена на кафедре 3-2 Московского ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени государственного технического университета им. Н.Э. Баумана.

Научные руководители: доктор технических наук,

профеооор и.Г. КРУГЛО®

кандидат технически: , наук, доцент

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

кадидат технических наук, с.н.с.

Бе ущвв предприятие

С.И. ЕФИМОВ

Н.Н. ПАТРАХАЛЬЦЕВ

В.Б. ПОЛТАРАУО ЦНВДИ

Згчщта состоится " 13 " января 1ЭЗЭт в 1400 часов на заседании специализированного Совета К 0Б3.1Б.05 "Тепловые машины и теоретические основы теплотехники" МГТУ им. Н.Э. Баумана по адресу: 10700Б, Москва, Лефортовская набережная, д.1, корпус "Энергомашиностроение".

С диссертацией южно ознакомиться в библиотек?. МГТУ им. Н.Э. Баумана

Автореферат разослан " 6 "'де^д.'Ьря 1991 Г.

Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направить по адресу:107005, Москва, 2-ая Бауманская ул., д. ь, МГТУ им. Н.Э. Баумана, Ученому секретарю совета К 053.16.ОБ.

.ученый секретарь специализированного Совета К.053.16.05., к.т.н., доцент

С.И. ЕЦимов

Подписано к печати 2В.II.91г. Зак. /€>Лб Объем I п.л. Типография МГГУ им. Н.Э. Баумана. Тира» 100 вкз.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность пробдвга. В ряда правительственных документов последних лет указывается на необходимость созданья новых типов Бнергопреобразователей, которые могут использовать низкосортные топлива и возобновляемые источники энергии, а также обладают лучшими технико-экономическими я экологическими показателями. К перспективным силовым установкам, отвечающим вышеперечисленным требованиям, относится двигатель Стирлинга, хврактеризущийся универсальностью в отношении использования различных источников теплоты, высокой экономичностью, сравнительно низкой токсичностью продуктов сгорания, низки.! уровнем шума и вибрации. По постановлениям ГКНГ СССР разработана п осуществляется программа проведения НИР и ОКР по созданию двигателей Стирлинга (ДС).

Одной из разновидностей двигателей Стирлинга является сво-боднопоршневой двигатель (СПДС). функции маховика н приводного механизма по координации двигония порптчей в СПДС выполняют газовые или механические пружины.

До недавнего времэнн основное внимание разработчиков уделялось создании двигателей Стирлинга с приводными механизмами.. Для создания серийного образца двигателя предстоит' решить ряд слоеных конструкциошшх и технологических задач по герметизации внутреннего контура и повышения удельных массовых и габаритных показателей. Применительно к свободаопориневым двигателям Стирлинга (СЦЦС) указанные проблемы в основно«« разрешены, и в ряде стран (США, Англия п др.) созданы серийные образцы свободаопоршевых двигателей в диапазоне мощности от нескольких Вт до РЧ КВт и модули из них, обладащие высокими удельными технико-экономическими показателями, для использования на гражданских и военных объектах на земле, под водоГ и в коскосо.

Проблемам разработки СПДС посвящено большое количество публикаций, по использование их в практической деятельности по создании свободаопориневах двигателе? Стирлинга представляется затруднительным, так как они не содержат конкретной информации по катодам расчета конструктивных параметров СПДС. Отсутствие вкспержзнтальных л расчетных исследований рабочего процесса, а такта методик расчета конструктивных парЕметров двигателя

усложняют работы по созданию СЦЦС.

Целью работы является развитие теоретического и экспериментального исследований рабочего процесса свободнопоршневого двигателя Стирлинга.

Метода исследований. Работа основана на положениях классической термодинамики,, теории рабочего процесса тепловых двигателей и математического моделирования технических систем. Использовался статистический метод обработки результатов эксперимента. Расчеты ведены ь^ ЭВМ EC-I06I. При проведении расчетов был использован ряд стандартных программ. Н таая новизна работы заключается в следующем: -разработан проект и создан экспериментальный образец свободнопоршневого двигателя Стирлинга штеснительного типа, позволяющий в широком диапазоне изменять значения егс - конструктивных параметров;

-разработаны математические (додали рабочего процесса СВДО первого и второго уровней;

-проведено экспериментальное и теоретическое исследование p¿.Jo4ero процесса двигателя;

-разработаны методики поверочного и конструкторского расчетов дви1 .tqj1í .

"тактическая ценность. Результаты проведенных расчетно-экспериментальных исследований и разработанные математические модели и методики расчетов свободнопоршневого да: гатэля могут с!нть использованы для совершенствования действухадэй конструкции на стадии доводки и для выбора рациональных значений конструктивных параметров при проектировали двиителя.

Реализация результатов работы. Основные результаты исследований использованы в НПО "АСТРОФИЗИКА" (г.МОСКВА) и в НПО "ФИЗИКА-СОЛНЦЕ" АН УвССР в работах по созданию свободнопоршна-сого двигателя Стирлинга. Результаты исследований и экспериментальная установка используются при проведении учебного процесса на кафедре "КДВС" МГТУ mi. Н.Э. Баумана и на кафедре "ДВС" Ташкентского государственного технического университета.

Апробация работы. Основные поло*в1 ля и отдельные разделы диссертационной работы доложены на ехего; их научно-технических конференциях по нтогам НИР кафедры

"Комбинированные двигатели внутреннего сгорания" МГГУ им. Н.Э. Баумана (1936,1987гг.), на Всесоюзной школе-семинаре "Современные проблемы газодинамики и тепломассообмена и пути повышения эффективности энергетических установок" (г.Волгоград, 14-22 мая 1987г) и на Вгчсоюзн~й научно- ■ технической конференции "Перспективы развития комбинированных двигателей внутреннего сгорания" (г. Москва, 1987г).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи, тезисы докладов на Всесоюзной школе-семинарэ 1987г и Всесоюзной нучно-технической конференции 1987г, получено два авторских свидетельства. Отдельные разделы диссертации отражены в отчетах по выполненным в МГТУ им. Н.Э. Баумана при участии автора научно-исследовательским темам.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения. Объем диссертации -121 страниц основного текста, 77 рисунок, 7 таблицы. Список использованных источников включает 14? наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрены работы, посвященные проблемам разработки, созданпя и исследования СДЦС различных видов.

Анализ работ показывает, что данный вопрос привлекает пристальное внимание специалистов больного количества коммерческих фирм и научных организаций, специализирующихся на разработке преобразователей энергии, в различных с.ранах мира. Подобный интерес объясняется тем, что, при использовании рассматриваемых машин, можно получить высокие значения техншсо-эко.-омических показателей работы энергетических установок для выработки электрической энергии, перекачивания.жидкостей и газов п выработки холода с использованием нетрадиционных источников тепла. По • оценкам экспертов, СПДС, при использовании нетрадиционных источников энергии, обладают лучшей перспективой выхода на рынок то сравнении с ДС с приводными механизмами.

В настоящее время ведутся работы ш созданию широкого класса свободнопоршневых шяин Стерлинга. Наиболее шир кое распространение, по мнент специалистов, получат автономные энергетические установки с СПДС вытеснительного типа с отдель-

ними газовыми или механическими пружинами, использующими в качестве нагрузочных устройств линейные генераторы, различные насосные устройства и холодильные машины.

Анализ с .тцвствусщ^ мы рабочего процесса ДС показал, что они могут Сыть использованы для описания р"5оти СЦЦС, во для этого необходимо учесть взаимозависимость и взаимовлияние рабочего процесса и динамики движения поршней двигателя. Укарчнная особенность накла. шает отпечаток и на методики расчета СЦЦС.

Исходя из вышесказанного, были сформулированы - следующие задачи исследований:

- создание Ш СЦЦС на основе математических моделей рабочего процесса ДО первого и второго уровней; .

- создание методик конструкторского и поверочного расчетов СЦЦС вытеснительного типа;

- разработка проекта СПДС вытеснительного типа с отдельными газовыми пружинами или механ ческими пружинами поршней, его 1ггото&^ниэ и создание экспериментального стенда со сво-боднопоршневым двигателем;

- пр ведение расчетных и экспериментальных исследований рабочего цикла СВДО, определение степени адекватности Ш СЦЦО и корректировка методик его расчета.

Во второй главе представлены ММ рабочего процесса С1ЩС первого уровня и методика его расчета.

На рис.1 приведем конструктивная схема экспериментального образц_ свободнопоршнового двигателя вытесни' эльного типа, разработанного в МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Двига.вль состоит ~:з трех основных частей - вытеснителя 1, поршня 2 и цилиндра 3. Нагрузочным устройством для двигателя служит поршневой пневматический насос 4, поршень 5 которого через шток 6 жестко связан с поршнем 2 двигателя. Горячая полость Ув сообщается с холодной полостью Ус через щелевой нагреватель 7, цилиндр- геские регенераторы 8 и трубчатый холодильник Г .

В конструкции иТДС предусмотрена возможность использования обычных механических пружин сжатия вместо газовых пружин. 6 качестве штокового ушитнения использован узел, собранный из стальных тонкостенных сильфонов.

N

,ппп

<

за

JA/V

п

1

7

£

¡Я

^ < Q

^ S

^

ÑH

rVvf * *

? s

* s ^ s* ^ ^

к» *v»

I

s

I

III

_ «s

1 ^ I « IT^S

1

=f_J g

§ ï:

4!

§

-ч Cr

На рис.2 приведена расчетная схема СПДС по ММ первого уровня. ММ модель представляет собой две системы алгебраических уравнешй, полученных с использованием уравнений рабочего процесса по изотер:,от чекой теории Ю.адта-Киркли и уравнений вынужденных гармонических колебаний вытеснителя и поршня при действии вязкостного демпфирования.

Между вытеснителем и поршнем отсутствует жесткая механическая связь, поэтому расчетную схему СПДС маяно представить как совокупность двух масс- вытеснителя (М1) и поршня (М£), совершающих колебания независимо друг от друга. Газовая связь, меаду поршнями учитывается при определении амплитуд возмущающих сил (Р1и Р£), действующих соответственно на вытеснитель и поршень.

Рабочий процесс СПДС в ее математической модели первого уровня рассматривается при допущениях, принимаемых в модели Шмидта-Киркли. При расчете рабочего процесса в формулах учитывается ступенчатая форма вытеснителя. Для построения ММ СПДС при анализе динамики, в дополнение к допущениям рабочего процесса, принимаются еще несколько допущеый, в частности, допущения о постоянстве жесткости газовых прухин (К, и Кг) и о возможное1!*! зак.эны сил реальных сопротивлений силами вязкостного демпфирования с коэффициентами С1 и С2.

ММ первого уровня состоит из двух систем алгебраических уравнений, представляющих собой решение уравнений'движений вытеснителя и поршня:

А1 =

»1-

у 2 = аг^8

2-и-п^

3=1,2

Здесь А-амдлитуда колебаний поршней: 7-фазовнй угол меаду кривыми перемыцений поршней и возмущающей силы;<1>-круговая частота колебаний поршней;ш^-круговая частота собственных колебаний при отсутствии демпфирования ;п-приведеннай ■"соэ.фщиент демпфирования.

Значения р^ ', Рг, п1 и пг выражаются через параметры цикла и конструктивные параметры двигателя, в результате чего можно получить квадратные уравнения для определения величин диаметров поршней й и Б.

Цикловая работа ДС в классической изотермической модели, рабочего процесса является функцией фазового угла р между кривыми•перемещений поршней и отношения значений вытесняемых • объемов холодной и горячей полостей Ъ при заданных значениях других параметров.

В своболлопоржновом двигателе, как это следует из Ш первого уровня, параметр 2 зависит от угла р и, следовательно, цикловая работа является функцей только угла р.

Основная цель расчета по ЮЛ первого уровня -определение конструктивных параметров двигателя с целью получения максимальной цикловой работы. Определение конструктивных параметров двигателя производится при заданных значениях нагрузки Н0, частоты колебаний о> и амплитуды колебаний рабочего поршня из условия обеспечения максимального значения безразмерного параметра- цикловой работы (по модели йллдта-Киркли).

Полученные значения конструктивных параметров и показателей рабочего процесса являются ориентировочными и должны ' быть уточнены на втором этапе расчетов, на котором используется более сложная математическая модель рабочего процесса и динамики С1ЩС.

В третьей главе для описания рабочего процесса СПДС используется Ш второго уровня. Рабочие полости двигателя рассматриваются как открытые термодинамические системы с переменной массой. Процессы происходящие в рабочих полостях принимаются адиабатными, теплообменники - идеальными. Основным! исходными уравнениями являдл-ся уравнения сохранения энергии, вписанные для рабочих полостей, уравнение массового баланса во внутреннем контуре и уравнение состояния газа. Потери в цикле, возникавдие из-за действия кулоновых сил трения элементов уплотнения, гидравлического сопротивления теплообмешшх аппаратов, теплообмена в рабочих полостях и полезная нагрузка заменяются эквивалентными потерями в вязкостном демпфере. Принимается, что сжатие газа в полостях газовых пружин происходит по адиабатному закону. Расчетная схема СЦДС представлена на

р,.з.З. ММ СЩС представляет собой следующую систему дифференциальных уравнений:

2 к

(1 X,

Г 1

с1Г

<12Х

+0

йХ„

, — С —';+Ср-К1-Х1=0:

1 <и ' <11 2 1 1

йР

п гпг п

1 —

(ЗХ. , (ЭХ,

+С„--2-е •—|+С,-Кр-Хр=П:

г &Х. (И

(IV е 1 ЙУ„ 1

си т, м

У

= 0;

(11

к [ Т, 1г) Тн Тк т2

II К « I I т^ «и У,Л й'Г ГГ 1 Т 1 йР 1 Г <1У„ 1 1

— - Т • I 1— _£ ._.- +1-_£--=0.

си 0 Ц к тг) си Р I т2.) у^ ,

" (ЗЫ сШ

Здесь Т = Тн при —2 £ 0; г1= <Ие при —- < О;

(Ш <Ш„

Тэ= Т„ при — ^ 0; 1„= Т„ ггри —2 < о; 2 х <к 2 ° <И

V =

Ц + Х,и>! V

1с-а£

°1 = с1тр + °1Т + °1Р + сгт + сгг;

' С2 - С2ТР ' V + °2Т * С2Г' 0 = °2Т + С2Г'

В приведенных выражениях Х^- расстояние мевду днищем цилиндра и торцем вытеснителя со сторо1ш горячей полости при среднем положении вытеснителя;Ь1, - высоты газовых пружш при среднем положении порашей; Сг, Ст - коэффициенты вязиост-ного сопротивления эквивалентных демпферов, заменяющих реальные сопротивления, действующие на поршни соответственно из-за гидравлического сопротивления трактов теплообмешшх аппаратов и тепловых потерь вследствие теплообмена между газон и стенками цилиндров в горячей и холодной полостях.

Коэффициенты С,- равны либо нулю,либо единице в зависимости от типа используемых пружин (газовые или механические).

Для каждой из четырех фаз, на которые разбиваьтся цикл, записывается своя система дифференциальных уравнений с учетом знаков расходов рабочего тела в полостях с переменным объемом.

При проведении поверочного расчета последовательно рассматриваются адиабатный цикл, цикл с учетом теплообмена между газом и.стенками рабочих полостей, а также цикл, в котором производится учет влияния гидравлического сопротивления трактов теплообмешшх аппаратов (рис.4).

Рис.4. Блок-схема расчета СПДС по Ш второго уровня

Для решения системы дифференциальных уравнений ММ используется подпрограмма ШЧ5, основанная на методе Рунге-Кутта-Фельберга решения дифференциальных уравнений. Подпрограмма использовалась в режиме пошагового интегрирования для определения фазы теглцэго цикла двигателя.

Индикаторная цикловая работа двигателя определяется как разница площади индикаторых диаграмм горячей и холодной полостей:

Г Г

1т г

•си.

о о

где Тг - период колебаний поршней в цикле с учетом теплообмена в рабочих полостях и гидравлического сопротивления тепло-обменных аппаратов.

После вычислений значений тепловых потерь мокно определить количество тепла, подводимого к нагреватели в течении . цикла, и количество тепла, отводимого в холодильнике за цикл.

Гг . Гг

:одв

Г (IV \ Г (IV/>

+ оотв [^•«♦«г

о о

Значения инднкаторного и эффективного КПД определятся как \ = , % =

а,

'лодв

Чгадв

Методика поверочного расчета СЦЦО по Ш второго уровня является одной из основных процедур при проведении конструкторского расчета двигателя.

В четвертой главе приведено подробное описание конструкта лабораторного образца свободнопоршневого двигателя Стерлинга, экспериментального стенда и комплекса контрольно-измерительной аппаратуры.

При изготовлении двигателя не удалось Еыдеркать необходимые для работы газозой прукиш допуска на размори деталей ци-линдро-поршневой группы и достичь нужной чистоты обработки их поверхностей. По этой причине в камеры газовых пружин были установлены механические пружины сжатия. На габаритные размеры

используемых пружин накладывались ограничения - это, в свою очередь,привело к сужению диапазона исследований по значениям максимального давления цикла и частоты колебаний поршней.

В задачи экспериментального исследования входил анализ влияния на работу двигателя величшш параметров рабочего цикла и конструкции с целью определения степени адекватности ММ СПДС. Для этого были получены экспериментальные данные при следующих режимах работы:

1.ТН=833К, ТХ=295К, и3 =2.77, ¡1^,-11.5,

Рзар = 0.5-105, 1.0-105, 1.5-105, 2.0-105, 2.5-105 Па;

2.ТН=738К, ТХ=295К, и3=2.77. 1^/1^=11.5,

Рзар= 0.5*10®, 1.0-105, 1.5«10®, 2.0-10®, 2.5-105 Па;

3 .ТН=833К, ТХ=295К. Рзар=1.5 • 105 Па, £,/14, =11.5, и3=2.77, 3.3, 4.1, 4.3;

4.ТН=833К, ТХ=295К, Рзар =1.5-105 Па, г>з= 2.77, Мг/Н,=9, 10, II, 11.5, 12, 13, 13.6;

При исследованиях снимались осциллограммы изменений мгновенных значений ходов поршней, давления газа в холодной полости, перепада давления мевду рабочими полостями и температур рабочего тела в них, а также давления воздуха в полости скатил компрессора. Нроме того, регистрировались средние температуры газа в рабочих полостях, тепловое состояние конструкции, расход и температура воды па входе и выходе рубашек охлаждения двигателя и датчиков. Погрешность определения измеряемых величин составляет 3*23%. Исследования показали,' что изменения регшмных параметров (температура стенки нагревателя, масса газа во внутреннем контуре и т.д.) в процессе работы двигателя приводили к его остановке из-за возникновения соударений меаду поршнями и между вытеснителем и торцем цилиндра или из-за затуханий колебаний.

Пятая глава посвящена анализу результатов расчетного и экспериментального исследований рабочего процесса СВДС.

На рисунках 5 и 6 приведены примеры экспериментальных н расчетных кривых изменений положений поршней и давления рабо-

чего процесса за цикл, а тагам индикаторные диаграмма в рабочих полостях двигателя. Как видно из рисунков, из-за плохой координации движений поршней уменьшаются площадь индикаторной диаграммы горячей полости (максимальное давление цикла достигается в ттг момент, когда вытеснитель находится близко к своему нижнему положению) и объем полости сжатия, что, в конечном итоге, приводит к уменьшению цикловой работы. При использовании пружин с большей жесткостью можно повысить значение цикловой работы и мощности за счет увеличения среднеинтеграль-ного дзмэзшя в цикле и частоты колебаний поршней. Как показали расчеты, при использовании газовой пружины характеры изменений объемов рабочих полостей и кривой давления практически не меняются, так как отношения амплитуд колебаний поршней к высоте соответствующей газовой пружины мало и давление в камере газовой пружины изменяется приблизительно по линейному закону и, следовательно, жесткости газовых црукин моамо считать постоянными. При проведении расчетных исследований было установлено, что учет теплообмена в рабочих полостях мек-ду газом и стенками цилиндра практически не влияет но характер изменения их объемов и на частоту колебаний пориней.

Сравнение расчетных и экспериментальных данных по изменению показателей рабочего процесса в зависимости от его параметров и конструктивных параметров двигателя показало, что Ш вторю го порядка описывает процессы, происходящие во внутреннем контуре двигателя, с точностью 15+25% и может быть использова--на для ггроведения поверочного расчета.

Как показывают расчеты, мощность СЦДО по'Ш первого уровня на 40-1-55% больше мощности того ке двигателя, определенной при поверочном расчете с использованием ММ второго уровня (по ходу расчета в системе дифференциальных уравнений 1Ш постепенно уменьшалось . значение коэффициента Сн ). Ошибка в определении

е

остальных параметров лежала в пределах 15+452. ■

Из вышесказанного можно сделать вывод о том, что результаты расчетов по Ш1 первого уровня моано использовать в качестве исходных данных для проведения конструкторского расчета.

Методика проведения конструкторского расчета параметров • СЩС основана на последовательном использовании ММ первого и второго уровней. На первом этапе расчета при помощи Ш первого

P* {OÍЛа

Th=S33K Riap = i-Sari

-эхе Л.

üJp-- ?2,648paâ/e(pat4)

Ur= 7i.â92paâ/c(^en)

ur¿

bfpt

ХзМ\

Ъс 5. диаграмма изменения ¿Ь^рния pah-чего tbaq и перемещении три/ней

уровня определяются ориентировочные значения конструктивных параметров двигателя. На втором этапе расчетов с использованием №.1 второго уровня последовательно уточняются величины расстояния Ъ мевду поршнями в их среднем положении, диаметров поршней Л и Б, а также объем газовой пругшны рабочего поршня Угаг. Вшмя счета на ЭВМ ЕС-1061, с выводом на терминал ЭВМ промежуточных результатов, составляет 40445 минут.

После определения конструктивных параметров СЦЦС в ходе создания эскизного проекта уточняются значения масс поршня и вытеснителя, диачетра штеснителя Б , а такхе мертвые объеьы теплообменников, после чего расчет двигателя полностью повторяется.

Результаты расчетов, проведенных с использованием предлагаемой методики, с высокой степенью точности совпадают' с аналогичными данными, опубликованными в зарубежных публикациях.

ВЫВОДЫ

Проведенное расчетно-эксперимэнталъноэ исследование рабочего процесса свободнопоршневого двигателя Стерлинга позволяет сделать следующие вывода.

1 .Создана методология расчета С1ЩС р-модификации, основания на использовании разработанных ММ первого и второго уровней и методик поверочного и конструкторского расчетов двигателя.

2. Создана конструкция лабораторного образца СЦЦС вытес-нительного типа, позволившая исследовать влияние его конструктивных параметров и параметров рабочего процесса на работу двигателя. Установлено, что ММ второго уровня описывает рабочий процесс двигателя с точностью 15+25%.

3.Расчетно-экспериментальнне исследования доказали,что,при прочих равных условиях, цикловая работа исследованной конструкции СПДС (3-модификации меньше аналогичного показателя ДС, так как в СЦЦС не достигаются оптимальные значения фазового угла глэвду кривыми перемещения поршней и отношения вытесняемых объемов холодной и горячей полостей. Существует определенное значение соотношения масс поршней, при котором достигается максимальная мощность СПДС. Увеличение мертвого объема внутреннего контура приводит к большему падению мощности СЦЦС по сравнению с аналогичным изменением мощности ДС.

4. Установлено, что при проведении расчетов теплообменом мекду газом и стенками цилиндра в рабочих полостях двигателя можно пренебречь, так как учет теплообмена в уравнениях рабочего процесса не приводит к существенному уточнению значений показателей ..дала.

6. Двигатель без системы активного регулирования в условиях изменения режимных параметров работает неустойчиво.

Основные положения диссертации отражены в следупцих работах:

1. Ефимов С.И., Махкамов Х.Х.Определение конструктивных параметров свободнопоршневого двигателя Стирлинга на етапе предварительного проектирования/ МВТУ. -М., 1987. -16с.,ил. -Деп. в ЦНШГЗЙтяжмаш 27.02.87, J61876-TM87.

2. Махкамов Х.Х. Методика расчета свободнопоршневого двигателя Стерлинга вытеснительного типа//Соврзменные проблемы газодинамики и тепломассообмена и пути повышения вффзктивности энергетических установок: Тез.. докл.VI Всесоюз. школы-семинара. -Волгоград, 1987. -С.120.

3. Махкамов Х.Х. Расчетно-вкспериментальное исследование рабочего процесса свободнопоршневого двигателя Стирлингв//Перс-пективы развития комбинированных двигателей внутреннего сгорания и двигателей новых схем и на новых тошшвах: Тез. докл. Всесоюз. конф. -К., 1987. -С. 122. '

4. Махкамов Х.Х. Изотермическая, модель свободнопоршневого двигателя Стирлинга 7-модификащш с гидравлической камерой под поршнем/ Ред. журн. "Изз. АН УаССР. Сер. техн. наук." -Ташкент, 1S39. -17с.,ил. -Деп. в ВИНИТИ 12.06.89, Й3875-В89. '

5. ЫахкБмов Х.Х. Математическая модель свободнопоршневого двигателя вытеснительного типа//Ред. курн. "Изв. АН УзССР. Сер. техп. наук." -Ташкент, 1989. -16с.,ил. -Деп. в ВИНИТИ 12.06.89, ÄB876-B89.. • .

6. A.c. 1455027 СССР, ЫКИ3 F 02 G 1/043 Силовая установка /С.Н.Ксраваев, Х.Х.Махкамов (СССР).-641890026; Заявлено 03.02.87; Опубл. 30.01.89//0ткрнтия. Изобретения. -1989. -JS4. -C.I55.

7. A.c. 1537936 СССР,ЫКИ3 Г 16 J 1/24 Порнвнь/Х.Х.Махкамов, И.В.Дикопов (СССР). -*441319Т; Заявлено 25.04.88; Опубл. 23.01.90; //Открытия. Изобретения. -1990. -*3. -С.176.

АННОТАЦИЯ.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ НИР И ОКР ПО РАЗРАБОТКЕ СВОБОД-НОПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ СТИРЛИНГА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИИ.

1.1. Принцип работы свободнопоршневого двигателя Стирлинга. Конструктивные схемы СЦЦС.

1.2. Технико-экономические исследования целесообразности использования СПДС.

1.3. Математические модели рабочего процесса двигателей Стирлинга и методики их расчета.

1.4. Анализ методов расчета СПДС.

1.5. Постановка задач исследований.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПЕРВОГО УРОВНЯ ДЛЯ СПДС

Р-МОДИФИКАЦИИ.

2.1. Допущения и основные уравнения рабочего процесса и динамики СПДС вытеснительного типа.

2.2. Математическая модель первого уровня.

2.3. Определение конструктивных параметров СПДС на этапе предварительного проектирования.

ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВТОРОГО УРОВНЯ.

МЕТОДИКА ПОВЕРОЧНОГО РАСЧЕТА СПДС.

3.1. Основные допущения и уравнения рабочего процесса и динамики двигателя в математической модели второго уровня.

3.2. Математическая модель второго уровня сво-боднопоршневого двигателя.

3.3. Методика поверочного расчета СПДС.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА

ЛАБОРАТОРНОГО ОБРАЗЦА СВ0Б0ДН0П0РШНЕВ0Г0 ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА.

4.1. Задачи и программа экспериментального исследования.

4.2. Конструкция лабораторного образца сво-боднопоршневого двигателя.

4.3. Описание экспериментального стенда.

4.4. Датчики и комплекс контрольно-измерительной аппаратуры.

4.5. Тарировка датчиков перемещений, давлений и температур.

4.6. Методика проведения эксперимента.

4.7. Оценка погрешностей измерений при экспериментальных исследованиях.

ГЛАВА 5. ОЦЕНКА АДЕКВАТНОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ СПДС.

МЕТОДИКА КОНСТРУКТОРСКОГО РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ

ДВИГАТЕЛЯ.

5.1. Сравнение экспериментальных данных с результатами расчета по ММ второго уровня.

5.2. Исследование влияния параметров рабочего процесса и конструкции на работу двигателя.185 5.3. Методика конструкторского расчета параметров СДЦС.

В последние годы повышенный интерес исследователей вызывает одна из разновидностей двигателей с внешним подводом теплоты - двигатели Стирлинга.

К преимуществам двигателей с внешним подводом теплоты можно отнести возможность использования различных источников тепла, начиная с традиционных органических топлив и кончая энергией радиоактивного распада и солнечной радиации; относительно низкий уровень шума, связанный с характером рабочего процесса; низкую токсичность выхлопных газов по сравнению с ДВС и др.

Начиная с семидесятых годов, интенсивность исследовательских и проектных работ по созданию двигателей Стирлинга для использования в качестве основной и вспомогательных силовых установок возрасла в несколько раз. В настоящее время за рубежом указанными разработками заняты более ста пятидесяти организаций и учреждений. Ведутся работы по подготовке серийных образцов двигателей для автомобилей и автономных энергетических установок.

Постановлением ГКБТ СМ СССР * 420 от 22.11. 1976Г утверждена программа НИР и ОКР по созданию двигателей с внешним подводом теплоты в СССР.

Рассмотренные выше преимущества двигателя Стирлинга не гарантируют ему широкое распространение во всех областях техники, что связано с недоработанностыо и высокой стоимостью конструкции на сегодняшний день.

ДВС, как силовые установки для транспортных систем, в настоящее время не имеют конкурентов из числа существующих тепловых двигателей. Для доведения двигателей Стирлинга до уровня серийного производства предстоит решить еще целый ряд серьезных инженерных задач. Жесткая конкуренция со стороны ДВС тормозит финансирование и развитие этих работ. Вероятно, в ближайшее время двигатель Стирлинга найдет применение в качестве основной силовой установки в стационарных энергоблоках небольшой мощности, использующих нетрадиционные источники теплоты, или во вспомогательных системах основной силовой установки транспортных средств. В этом плане двигатель Стирлинга имеет существенные преимущества по сравнению с другими видами тепловых машин и, следовательно, НИР и ОКР подобных двигателей могут найти финансовую и организационную поддержку широкого круга учреждений и организаций. К тому же, при отработке конструкции такого двигателя, решаются некоторые инженерные задачи, связанные с повышением конкурентоспособности двигателей Стирлинга как основных силовых установок.

На сегодняшний день разработаны несколько классов двигателей Стирлинга. К одному из них относятся свободнопоршневые двигатели Стирлинга (СЦЦС), которые, в свою очередь, подразделяются на различные подклассы. Отсутствие приводного механизма существенно упрощает решение ряда конструкторских проблем, стоящих перед разработчиками двигателей Стирлинга с приводными механизмами. При снятии мощности непосредственно с рабочего поршня значительно улучшаются массовые и габаритные показатели двигателя и нагрузочного устройства в целом. В пределах мощности от нескольких Вт до 25 КВт свободнопоршневые двигатели Стирлинга превосходят двигатели Стирлинга с приводными механизмами по технико-экономическим показателям. Особенности СПДС выдвигают их в ряд наиболее перспективных силовых установок, предназначенных для работы в составе автономных энергетических установок, используемых на объектах, расположенных на суше, на воде, под водой и в космосе.

В настоящее время за рубежом небольшими сериями изготавливаются СПДС мощностью до 25 КВт. Однако, в публикациях организаций, занимающихся проектированием и производством этих двигателей, отсутствуют сведения по расчетной методике и по вопросам конструирования и технологии изготовления.

Данная работа посвящена расчетно-экспериментальному исследованию рабочего процесса свободнопоршневого двигателя Стирлинга и является продолжением работ по созданию двигателей Стирлинга, проводимых на кафедре Э-2 МГТУ им Н. Э. Баумана.

Работа состоит из введения, пяти глав и заключения.

В первой главе приведены результаты проведенного обзора и анализа существующих конструктивных схем свободнопоршневых двигателей Стирлинга, технико-экономического обоснования возможности использования свободнопоршневых двигателей Стирлинга, методов расчета рабочего процесса двигателей Стирлинга с приводными механизмами и свободнопоршневых двигателей.

Во второй главе представлена математическая модель первого уровня, используемая для теплового расчета СПДС, и методика определения его конструктивных параметров на этапе предварительного проектирования.

В третьей главе представлена математическая модель второго уровня и методика поверочного расчета исследуемого двигателя.

В четвертой главе приведены описания конструкции лабораторного образца свободнопоршневого двигателя Стирлинга вытес-нительного типа, экспериментального стенда, контрольно-измерительной аппаратуры и методики проведения экспериментальных исследований. Приведена оценка погрешностей определения величины измеряемых параметров.

В пятой главе проведено сравнение результатов физического и вычислительного эксперимента с целью оцределения степени адекватности разработанных математических моделей. Работа завершена созданием методики конструкторского расчета свободнопоршневого двигателя Стирлинга вытеснительного типа.

Автор выражает благодарность заведующему лабораторией гелиотехнических конструкций ФТИ НПО "ФИЗИКА-СОЛНЦЕ" АН УзССР B.C. ТРУХОВУ за помощь, оказанную при проведении исследований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенное расчетно-экспериментальное исследование рабочего процесса свободнопоршневого двигателя Стирлинга позволяет сделать следующие выводы.

1. Создана методология расчета СПДС ^-модификации, основанная на использовании разработанных ММ первого и второго уровней и методик поверочного и конструкторского расчетов двигателя.

2. Создана конструкция лабораторного образца СПДС вытес-нительного типа, позволившая исследовать влияние его конструктивных параметров и параметров рабочего процесса на работу двигателя. Установлено, что ММ второго уровня описывает рабочий процесс двигателя с точностью 15+25%.

3. Расчетно-экспериментальные исследования показали, что, при прочих равных условиях, цикловая работа исследованной конструкции СПДС р-модификации меньше аналогичного показателя ДС, так как в СПДС не достигаются оптимальные значения фазового угла 0 между кривыми перемещения поршней и параметра Z. Существует определенное значение соотношения масс поршней, при котором достигается максимальная мощность СПДС. Увеличение мертвого объема внутреннего контура приводит к большему падению мощности СПДС по сравнению с аналогичным изменением мощности ДС.

4. Установлено, что при проведении расчетов теплообменом между газом и стенками цилиндра в рабочих полостях двигателя можно пренебречь, так как учет теплообмена в уравнениях рабочего процесса не приводит к существенному уточнению значений показателей цикла.

5. Двигатель без системы активного регулирования в условиях изменения режимных параметров работает неустойчиво.

1.Percival W.H. Historical review of Stirling engine development in the United States from 1960 to 1970: NASA-CR-121097. -979. -129 p.

2. Walker G. The second international Stirling engine conference. Shanchai, People Republic of China. June, 1984//Proc. 19-th IEGEC. -1984. -Vol.3, №849018. -P.1794-1975.

3. Ридер Г., Хупер Ч. Двигатели Стирлинга/ Пер. с англ. Ченцова С.С., Черейского Е.Е., Кабакова В.И. -М.: Мир, 1986. -464с.

4. Уокер Г. Двигатель Стирлинга/ Пер. с англ. Сутугина Б.В., Сутугина Н.В. -М.: Машиностроение, 1985.- 408с.

5. Beale W.T. The free-piston Stirling engines: 20 years of development//Proc. 18-th IECEC. -1983. -Vol.2, Л839111.-P.689-693.

6. Walker G., Senft J.R. Free-piston Stirling engines. -New-York: Springer-Verlag, 1985. -286p.

7. Lee K.P., Toscano W.M. Preliminary design of linear alternator type dynamometer for free-piston Stirling engines//

8. Proc. 19-th IECEC. -1984. -Vol.3, Л649041.-P.1813- 1818.

9. Moynichan T.M., Ackerman R.A. Test results for a Stirling engine driven heat-actualed heat pump bread board system//Proc. 19-th IECEC.-1984. -Vol.3, Л849044. -P.1819-1823.

10. Benson G.M. Free-piston heat pump//Proc. 12-th IECEC. -1977. -Vol.2, .№779068. -P.416-425.

11. White M.A. Conceptual design and cost analysis of hidravlic output unit for 15-kW free-piston Stirling engine: NASA CR-165543. -1982. -93 p.

12. Slaby J.G. Overview of NASA Lewis research center free piston Stirling engine activates// Proc. 19-th IECEC. -1984. -Vol.3, Л849154. -P.1994-2008.

13. Slaby J.G. Overview of the NASA Lewis research center SP-100 free piston Stirling engine activaties// Proc. 20-th IECEC. -1985. -Vol.3, Я859022. -P.3180-3188.

14. Berchowitcz D.M., Richter M. 3 kW Stirling povered generator set// Proc. 20-th IECEC. -1985. -Vol.3, Л859024. -P.3196-3201.

15. Goldberg L.P. The design and simulation investigetion of a linear alternator dynomometer coupled to free-piston Stirling engine//Proc. 20-th IECEC. -1985. -Vol.3, Я859073. -P.3128-3133.

16. Schrelber J. RE-1000 free-piston Stirling engine update//Proc. 20-th IECEC. -1985. -Vol.3, Л859141. -P.3248-3253.

17. Riggle P. Stability characteristics of Stirling englnes//Proc. 20-th IECEC. -1985. -Vol.3, J859386. P.3113-3319.

18. Shtukman S., Uriel 1 I. Linear mowing magnetmotor/generator lor Stirling engines// Proc. 17-th IECEC. -1982. -Vol.4, .№829310. -P. 1862-1866.

19. Chiu W., Hogan J. Parametric testing and evalution compressor system// Proc. 18-th IECEC. -1983. -Vol.2, J639143. -P.875-880.

20. Auxer W.L. Development of Stirling engine powered heat activated heat pump// Proc. 12-th IECEC. -1977. -Vol.2, Я779065. -P.397-401.

21. Rlchter W.D., Auxer W.L. Performance of a Stirling engine powered heat activated heat pump// Proc. 13-th IECEC. -1978. -Vol.2, Я789453. -P.1416-1421 .

22. Richards W.C., Chiu W.S. System performance of a Stirling engine powered heat activated heat pump//Proc. 14-th IECEC. -1979. -Vol.2, $799359. -P.1693-1698.

23. Chiu W.S., Carlson W.S. Performance of a free-piston Stirling engine for a heat pump application// Proc 14-th IECEC. -1979. -Vol.2, JS799253. -P. 1181-1186.

24. Dochat G., Vaughn D. Army development of Stirling engine-generator sets//Proc. 18-th IECEC. -1983. -Vol.2, Л839144. -P.881-886.

25. Shreiber J. Test results and description of a 1 kW free-piston Stirling engine with a dashpot load//Proc. 18-th IECEC. -1983. -Vol.2, Л839145. -P.887-896.

26. Berchowitcz D.M. The development of a 1 kW electrical output free-piston Stirling engine alternator unit//Proc. 18-th IECEC. -1983. -Vol.2, Л639146. -P.897-901.

27. Beale W.T., Rankin C.F. A 100 Watt electric generatorfor solar or solid fuel heat sources//Proc. 10-th IECEO. -1975. -Vol.2, #759152, -P.1020-1022.

28. W.R. Martini. The Free piston Stirling engine-potential energy conserver//Proc 10-th IECEC. -1975. -Vol.2, #759149. -P.995-1002.

29. McBrldge J. R. The Homach TMG: a new Stirling power source for mtended operation//Proc. 19-th IECEC. -1984. -Vol.3, #849057. -P.1843-1848.

30. Cooke-Yarborough E.H., Franklin E, Harwlett R. The Harwel Thermo-mechanical generator//Proc. 9-th IECEC. -1974. -#749156. -P.1132-1136.

31. Cooke-Yarborough E.H. A date buoy powered by at hermomechanlcal generator: results of a years's operation at sea//Proc. 12-th IECEC.- 1977. -Vol.2, #749162. -P. 1370-1377.

32. Cooke-Yarborough E.H. Metal spring for tuning and positioning the displacer of short stroke Stirling engine// Proc. 20-th IECEC. -1985. -Vol.3, .№859072. -P.3212-3217.

33. Cooke-Yarborough E.H. Articulated diaphragms for thermo-mechanical generators//Proc. 20-th IECEC. -1985. -Vol.3, .№859426. -P.3338-3341.

34. Cooke-Yrborough E.H., Yeates F.W. Efficient Thermo-mechanical generation of electricity from the heat radiation isotopes//Proc. 10-th IECEC. -1975. -Vol.2, #759150. -P. 1003-1011.

35. Pauvel O.R., Walker G., Kentfield J.A. Some considerations of the design of displacers for Ringbom Stirling engines//Proc. 19-th IECEC. -1984. -Vol.3, #849060.-P.1849-1853.

36. Senft J.R. The mathematical model for single-cylinder Ringbom Stirling englnes//Proc. 19-th IECEC. -1984. -Vol.3, Л649125. -P. 1923-1928.

37. Fauvel O.R., Strinivasan V., Walker G. An experimental determination of dynamics of free displacer of a small Stirling engine//Proc. 18-th IECEC. -1983. -Vol.2, Л839135. -P.829-832.

38. Walker G., Fauvel O.R., Unterberger B. Some aspects of design of a Ringbom-Stirling Air Engine//Proc. 18-th IECEC. -1983. -Vol.2, №839133. -P.818-822.

39. Senft J.R. A low temperature difference Ringbome Stirling demonstration engine//Proc. 19-th IECEC. -1984. -Vol.3, Л849126. -P.1929-1934.

40. Clare M.A., Horsted P.J. A demonstration Martini-Ringbome Stirling engine//Proc. 19-th IECIC. -1984. -Vol.3, Я849174. -P.2021-2026.

41. Fauvel O.R., Walker G. Measured performance of a large air-charged Ringbom-Stirling engine//Proc. 20-th. IECEC. -1985. -Vol.2, Л859143. -P.3260-3265.

42. Penswick В., Urieli I. Duplex Stirling machine//Proc. 19-th IECEC. -1984. -Vol.3, Л849045. -P.1823-1827.

43. Berchowitz D.M. The design, development and performance of a Duplex Stirling natural gas liguitier// Proc. 17-th IECEC. -1982. -Vol.4, J§ 829296. -P.1784-1789.

44. Uriely I. The design and development of a gas fired free- piston duplex Stirling cooler for free piston duplex

45. Stirling cooler for home application//Proc. 11-th Energy Technology Conference. -1984. -Vol.1, P.717-722.

46. Lazarldes Y.G., Rallis C., Lewis K.L.An experimental free displacer back-to-back gamma type Stirling englne//Proc. 18-th IECEC. -1983. -Vol.2, Л639147. -P.902-907.

47. West C. D. Liquid piston Stirling engines. -New York: Van Nostrand Relnhold, 1983. -152p.

48. West C.D. Dynamic analysis of the fluidyne//Proc. 18-th IECEC. -1983. -Vol.2, Ж39126. -P.779-784.

49. Elston M.I., Lurie M.S., Rallis C.I. Further development of the fluidyne liquid piston engine// Proc. 17-th IECEC. -1982. -Vol.4, Я829291. -P.1755-1760.

50. West C.D. A laboratory prototype fluidyne water pump//Proc. 16-th IECEC. -1981. -Vol. 2, Ш19793. -P. 1916-1918.

51. Пат.№4434617 США, МКИ3 F 02 G 1/06. Start-up and control method and apparatus for resonant free piston Stirling englne/M.M. Walsh (США); Mechanical Technology Inc.(США). -№402303; Заявлено 27.07.82; Опубл. 06.03.84; НКИ-60/520. -8с.,ил.

52. Пат.*44122418 США, МКИ3 F 02 G 1/04.Hidrodynamic lubrication devices particulary Stirling engine/W.T. Beale (США); Sunpower Inc.(США). -Я265030; Заявлено 18.05.81; Опубл. 01.11.83; НКИ-60/520. -12с.,ил.

53. Walker G., Fauvel R., Stranivasan V. Large coal-burning Stirling engines//Proc. 18-th IECEC. -1983.-Vol.2,839152. -P. 927-930.

54. Martini W.R., White M.A. How unconventional Stirlingengines can help conserve energy//Proc. 9-th IECEC. -19T4. -ЖГ49151. -P.1092-1099.

55. Martini W.R., Emigh S.G., White M.A. Unconventional Stirling engines for the artifical heart application// Proc. 9-th IECE -1974. -W49117. -P.791-798.

56. Iohnston R.P., Noble I.E., Emigh S.G. A Stirling engine with hydravlic power output lor powering artifical hearts// Proc. 10-th IECEC. -1975. -Vol.2, J7592212. -P.1448-1455.

57. Moise I.C., Faeses R.I., Rudnickl M.I. Development of a thermocompressor power system for artifical heart//Proc. 8-th IECEC. -1973. -Vol.2, Л739152. -P.511-535.

58. Moise I.e., Faeses R.I., Rudnicki M.I. Thermocompressor powered artifical heart assist system//Proc. 11-th IECEC. -1976. -Vol.1, Л769024. -P.150-154.

59. Даффи Дж.А., Бекман У.А. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии: Пер. с англ./Под ред. Ю.Н.Малевского. -М.: Мир, 1977. -420с.

60. Свободнопоршневая радиоизотопная система Стирлинга/ Информэлектро. -Ж39555П. -М., 01.08.78. -19с.,ил. -Пер. ст. Iakubouski R. из кн.:Proc. 29-th IAF Congress. -Dubrownik (Yougoslavie): AIAA, 1978. -P.472-484.

61. Fujita F., Manvi R., Rosche E.R. Projected technoeconomic Improvements for advanced solar thermal power plants//Proc. 14-th IECEC. -1979. -Vol.1, Я799999. -P.39-44.

62. Leibowitz L., Hanseth E. Advanced solar thermal technology: potential and progress//Proc. 14-th IECEC. -1979.-Vol.1, ЖГ99011. -P.66-71.

63. Williams P.A. Comparative economics of small solar thermal electric power systems//Proc. 15-th IECEC. -1980. -Vol.3, Л809409. -P. 2019-2025.

64. Soldwater B.S. Current free-piston Stirling engine technology and application//Proc. 14-th IECEC. -1979. -Vol.2, Л799246. -P.1142-1151.

65. Kohler I.W., Jonkers C.O. Fundamentals of the gas refrigerating machine//Philips Technical Review. -1952. -ЛИ6. -P.69-78.

66. Rinia H., du Pre F.K. Air engines// Philips Technical Review. -1946. -Vol.8, *5. -P.129-136.

67. Kirkley D.W. A Thermodynamic analysis of Stirling cycle and comparsion with experiment//SAE, International automotive Enginiring Congress. -Detroit, Michigan, 1965. -Л949В. -P. 1-11.

68. Martini W.R. A simple method of calculating Stirling engines for engine design optimization//Proc. 13-th IECEC. -1978. -Vol.2, Я789115. -P.1753-1762.

69. Martini W.R., Ross B.A. An isothermal second order Stirling engine calculation method//Proc. 14-th IECEC. -1979. -Vol.2, Я799237. -P.1091-1097.

70. Трухов B.C., Турсунбаев И.А., Умаров Г.Я. Расчет параметров внутреннего теплообменного контура двигателя Стирлинга. -Ташкент: Фан, 1979. -77с.

71. Приходько И.М., Добросоцкий А.В., Фомин А.В. Разработка комплексной методики расчета математическогомоделирования и оптимизации параметров двигателя Стирлинга// Двигателе строение. -1980. -Ж. -С. 22-24.

72. Martini W.R. Validation of published Stirling engine design methods using engine characteristics frome literature// Proc. 5-th IECEC. -1980. -Vol.3, Л809449. -P.2245- 2250.

73. Berchowitz D.M., Rallis C.I., Uriely I.A. A new mathematical model for Stirling cycle machines//Proc. 12-th IECEC. -1977. -Vol.2, Л779254. -P.1522-1527.

74. Rix D.H. Some observations of the behavior of a high performance Stirling cycle machines//Proc. 19-th IECEC. -1984. -Vol.3, $849008. -P. 1782-1787.

75. Clowley I.L., Griffin F.P., West C.D. The gamma Stirling configuration and simultaneous production of shaft power and heat pumping//Proc. 20-th IECEC. -1985. -Vol.3, $859265. -P.3282-3288.

76. Finkelstein T. Generalised thermodynamic analysis of Stirling engines//SAE. Ser.C. -1960. J&118B. -P.1-38.

77. Stoddart D. An analysis of the Stirling Cycle. Thesis// SAE. -1960. -Jfe 5279. -P.1-14.

78. Walker G. Some aspects of the design of reversed Stirling-cycle machlnes//ASHRAE. -1965. -J# 231. -P. 1-11.

79. Qvale E.В.,Smith I.L.A mathematical model for steady operation of Stirling type englnes//Trans. ASME. Ser.A. -1968. -ЛИ. -P.45-50.

80. Feuver B. Degrees of freedom In the layout of Stirling engines//ASHRAE. -1973. -ЖГ82. -P. 1-8.

81. Zacharias P.A. Unique requirements of the cooperation of compution and design in the development of Stirling engines//ASHRAE. -197T. -Ж346. -P.1-18.

82. Lee K. Thermodynamic description of an adiabatic cycle Stirling engines performance//Proc. 16-th IECEC. -1981. -Vol.2, №819794. -P.1919-1924.

83. Heames T.I., Daley I.S. SEAMORT-StIrllng engine optimization code//Proc. 19-th IECEC. -1984. -Vol.3, Л849103. -P. 1905-1912.

84. Tew R. Stirling engine computer model for performance calculations: NASA-TM-7884. -1978. -P.69.

85. Гроховский Г.А. Термодинамический расчет одно- и многоступенчатых криогенных газовых машин: Учебное пособие. -Омск: ОмПИ , 1978.-74с .

86. Криогенные газовые машины/Суслов А.Д.Гроховский Г.А., Полтараус В.Б., Горшков A.M. -М.: Машиностроение, 1982. -213 с.

87. Стрельцов А.Н. Некоторые результаты теоретического анализа двухступенчатой теплоиспользувдей газовой холодильной машины//Криогенная техника. -М., 1978. -Вып. 1. -С.19-26. . (Тр.МВТУ им. Баумана; №279).

88. Иванченко Н.Н., Сегаль М.С., Ткаченко М.М. Определение параметров полости расширения ДВПТ с учетом теплообмена и перетечек газа в цилиндре// Двигателестроение. -1983. -№10. -С.8-10.

89. Коган А.Я., Петров Ю.В. Термодинамический анализ двигателя Стирлинга//Двигателестроение. -1985. -№10. -С.15-17.

90. Малышев В.В. Автоматизированный анализ при проектировании и расчетно-экспериментальных исследованиях ДВПТгАвтореф. дис.канд.техн. наук:05.04.02. -Л., 1990. -18с.

91. Organ A.I. An enquiry into the mechanism of pressure drop in the regenerator of the Stirling cycle machlne//Proc.19.th IECEC. -1984. -Vol.3, #849006. -P.1176-1781.

92. Lee K. Performance loss due to transient heat transfer in the cylinders of Stirling engines//Proc. 15-thlECEC. -1980. -Vol.3, #809338. -P.1906-1909.

93. Organ A.I. Dimensional analysis of pumping losses In a Stirling cycle machine//Proc. 17-th IECEC. -1982. -Vol.4, #829280. -P.1964-1968.

94. Chen N.C.I., Griffin P.P. Effects of pressure-drop correlations on Stirling engine predicted performance//Proc.18.th IECEC. -1983. -Vol.2, #839114. -P.708-713.

95. Isshiki N., Tsukahara S. and Tevada P. Analysis of yarios international losses In Stirling engines//Proc.19-th IECEC. -1984. -Vol.3, #849226. -P.2049-2054.

96. Lazarides Y.G., Rallis C.I. and Kilgar D.B. Analysis and deslng of regenerators for Stirling cycle machines//Proc.19.th IECEC. -1984. -Vol.3, #649246. -P.2061-2066.

97. Bartolini C., Naso V. Parametric thermal analysis of the Stirling engines metallic regenerators//Proc. 19-th IECEC. -1984. -Vol.3, #849274. -P.2067-2073.

98. Tomotsu Nomagichi et al. Development of a 3 kW class Stirling engine for heat pump use//Proc. 20-th IECEC. -1985. -Vol.3, #859023. -P.3189-3195.

99. Mitchell M.P. Calculation of comparative gas friction of the Stirling engine//Proc. 20-th IECEC. -1985. -Vol.3, .№859268. -P.3294-3299.

100. Cooke-Yarborough E.X., Ryden P.I. Mechanical power losses caused by impefect heat transfer in a nearly-isothermal Stirling engine//Proc. 20-th IECEC. -1985. -Vol.3, Л859385. -P.3307-3312.

101. Jones I.D. Plow Losses in Stirling engine heat exchangers//Proc. 20-th IECEC. -1985. -Vol.3, Я859437. -P.3366-3370.

102. Paulker H., Smith J. Instantenous heat transfer during compression and expansion In reciprocating gas handling machinery//Proc. 18-th IECEC. -1983. -Vol.2, Л639117. -P.724-731.

103. Lee K, Smith J. A simplistic model of cyclic heat transfer phenomena in closed spaces//Proc. 19-th IECEC. -1984. -Vol.3, ,№649216. -P.720-723.

104. Plnkelstaln T. Computer analysis of Stirling cycle engines//Proc. 10-th IECEC. -1975. -Vol.2, Я759286. -P.933-941.

105. Rallis C.I.,Uriely I., Berchowitz D.M. A new ported constant volume external heat supply regenerative cycle//Proc. 12-th IECEC. -1977. -Vol.2, №779256. -P.1534-1537.

106. Uriely I. A computer simulation of the J.P.L. Stirling Laboratory research englne//Proc. 13-th IECEC. -1978. -Vol.2, .№789192. -P. 1780-1783.

107. Tew R., Thiema L.G., Miaol. Initial comparslon of Single cylinder Stirling engine computer model with testresultS//SAE. Ser. С. -1979. -№790327. -P.1-17.

108. Finegold I.G., Vanderburg T.G. Stirling engines for undersea vechicles: Jet Propulsion Laboratory Report 5030-63. -1977. -P.96.

109. Schock A. Nodal analysis of Stirling cycle deyices//Proc. 13-th IECEC. -1978. -Vol.2, №789192. -P.1771-1779.

110. James E. Ash, Terency Heames. Comparative analysis of computer codes for Stirling engine cycles//Proc. 16-th IECEC. -1981. -Vol.2, №619779. -P. 1936-1941.

111. Adrlano De Cicco. A new mathematical approach to the Stirling engine analysis//Proc. 18-th IECEC. -1983. -Vol.2, $839118. -P. 731-736.

112. Rix D.H. A novel experimentally validated Stirling cycle Simulation//Proc. 18-th IECEC. -1983. -Vol.2, №839121. -P.749-754.

113. Organ A.I. Perturbation analysis of the Stirling cycle//Proc. 17-th IECEC. -1982. -Vol.4, №629281. -P.1699-1704.

114. Taylor D.R. The method of characteristics applied to Stirling englne//Proc. 19-th IECEC. -1984. -Vol.3, №849177. -P.2037-2047.

115. Uriely I. A current review of Stirling cycle machine analysis methods//Proc 18-th IECEC. -1983. -Vol.2, №839113. -P.1086-1090.

116. Beale W.T. Free-piston Stirling engines-some model tests and simulations//SAE. Ser.C. -1969. -№690230. -P.1-24.

117. Бидерман В.П. Теория механических колебаний. -М.: Высшая школа, 1980. -408с.

118. Тимошенко С.П. Янг У. и др. Колебания в инженерном деле/Пер. с англ. Л.Г. Корнейчука, Э.И. Григолюка. -М.: Машиностроение, 1985. -350с.

119. Agbi Babatunde. Theoretical and experimental performance of the Beale free-piston Stirling engine//Proc. 8-th IECEC. -1973. -Vol.2, Я739824. -P.583-587.

120. Rauch J.S. Steadly state analysis of free-piston Stirling engine dynamics//Proc. 10-th IECEC. -1975. -Vol.2, .№759144. -P.961-965.

121. Das R.L., Bahramy K.A. Dynamics and control of Stirling engines in a 15 kW solar electric generation//Proc. 14-th IECEC. -Vol.2, Л799023. -P.1133-1138.

122. Berchowitz D.M., Wyatt-Maiz R. Closed form solutions for a coupled ideal analysis of free-piston Stirling engines//Proc. 14-th IECEC. -1979. -Vol.2, Я799241. -P.114-1119.

123. De Jonge A.K. A small free-piston Stirling refrigerator//Proc. 14-th IECEC. -1979. -Vol.2, Л799245. -P. 1136-1141.

124. Lewis K.L., Rallis C.I., Lazarides Y.G. Closed form analysis of a gamma, back-to-back free dlsplacer Stirling engine//Proc. 18-th IECEC. -1983. -Vol.2, JS839127. -P.785-790.

125. Marian Cichy. Frequency dynamic analysis of free-piston Stirling engines//Proc. 19-th IECEC. -1984. -Vol.3, Л849048. -P.1829-1835.

126. Redilish R.W., Berchowitz D.M. Linear Dynamics of free piston Stirling engines//Proc. 20-th IECEC. -1985. -Vol.3, .№859025. -P.3202-3212.

127. Iohnston R.P. Stirling/Hydraulic art if leal heart power source//Proc. 12-th IECEC. -1977. -Vol.2, $779016. -P.104-111.

128. Rauch I.S. Harmonic analysis of Stirling cycle performance-a comparsion with test date//Proc. 19-th IECEC. -1984. -Vol.3, $849173. -P.2015-2020.

129. Chen N.C.J., Griffin P.P., West C.D. Linear harmonic analysis for Stirling machines and second low analysis of four important losses//Proc. 19-th IECEC. -1984. -Vol.3, $849141. -P.1983-1988.

130. Tew R.C. Comparsion of free-piston Stirling engine model predictions with RE-1000 engine test data//Proc. 19-th IECEC. -1984. -Vol.3, $849374. -P.2073-2085.

131. Uriel! I. Kushnir M. The ideal adlabatic cycle a rational basis for Stirling engine analysis//Proc. 18-th IECEC. -1983. -Vol.2, $829275. -P.1662-1668.

132. Gedeon D. The optimization of Stirling cycle machines//Proc. 13-th IECEC. -1978. -Vol.2, $789193. -P.1784-1790.

133. Carlini M., Cichy N., Manchini M. Validation of thermodynamic and mechanical models of free piston Stirling engines//Proc. 20-th IECEC. -1985. -Vol.3, J6859387. -P.3320-3325.

134. Форсайт Дж., Малькольм M., Моулер К. Машинные методы математических вычислений/Пер. с англ. Х.Д. Икрамова. -М.: Мир, 1986. -279с.

135. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. -М.: Энергоиздат, 1981. -417с.

136. Петров А.И. Улучшение теплогидравлических характеристик регенераторов двигателя Стирлинга за счет изменения его конструкционных параметров: Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.04.02. -М., 1985. -16с.

137. Расчетно-экспериментальное исследование теплообмен-ного модуля двигателя Стирлинга на моделирующей установке: Отчет ОНИР/МВТУ; Руководитель С.И. Ефимов. -Э021380; МТ81017643; Инв. Ж32820070865. -М., 1982. -73с.

138. Расчетно-экспериментальное исследование рекуперативных теплообменных аппаратов двигателей с внешним подводом теплоты: Отчет ОНИР/МВТУ; Руководитель С.И. Ефимов. -Э022483; J6FP20430; Инв. ЛЕ46658. -М., 1984. Кн.1.- 100с. Кн.11.-55с.

139. Крупнов Б.А. Расчетно-экспериментальное исследование регенераторов двигателей с внешним подводом теплоты: Автореф. дис.канд. техн. наук: 05.04.02. -М., 1988. -16с.

140. Осипова В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена. -М.: Энергия, 1979. -320с.

141. Электрические измерения/Под ред. А.В. Фремке, Е.М.

142. Душина. -Л.: Энергия, 1980. -391с.

143. Амандыков С.Т. Интенсификация теплообмена в рекуперативных теплообменниках, работающих в системе двигателя с внешним подводом теплоты: Автореф. дис.канд. техн. наук: 05.04.02. -М., 1983. -16с.

144. Афанасьев А.С. Влияние геометрических параметров трубчатого нагревателя внутреннего контура на индикаторные показатели двигателя Стирлинга: Автореф. дис.канд. техн. наук: 05.04.02. -М., 1986. -16с.

145. Б. Банда. Методы оптимизации/Пер. с англ. О.В. Шихеевой; Под ред. В.А. Волынского. -М.: Радио и связь, 1988. -128с.

146. Uriely I., Bercfrowltz D. Stirling cycle engine analysis. -Bristol:Adam Hllgar Ltd., 1984. -250p.1. ПРШЮЖЕНИЕ^ Г*г I О A Q<ин1. АКТ

147. ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИИ

148. Ответственные исполнители работ доц., к.т.н. С.И.Ефимов (научно-методическое руководство) и м.н.с. Махкамов Х.Х.

149. Начальник отдела 2910 ЭЛт НАРУСБЕКа «о1. Начальнж сектора 2901/021. Ю.П. ВОИНОВ1. УТВЕРЖДАЮ"ъный директор НПО .^СОЛНЦЕ" АН УзССР1. Of-1991г.1. К.Г. ГУЛАМОВ1. АКТ

150. О ВНЕДРЕНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛВДОВАНИЙ

151. Главный конструктор отдела мических преоброзователей1. В.А. ЧУВИЧКШ.гзо

152. УТВЕРЖДАЮ* Ректор Ташкентского государ-^ ctBeHHoro технического универссрр, д.т.н.1. Н.Р. ЮСУПЕЕК011. V , V -.'¥/ » 1991г.1.**1. АКТ

153. ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

154. Созданные лабораторный образец двигателя и экспериментальный стенд используются при проведении лабораторных работ и НИР студентов на кафедре "Двигатели внутреннего сгорания" факультета "Конструирование машин и аппаратов" .

155. Кроме того, материалы работы используются на кафедре при проведении лекционных занятий и при выполении студентами курсовых и дипломных проектов.

156. Ответственные исполнители работ доц., к.т.н. С.М. Ефимов (научно-методическое руководство) и м.н.с. Махкамов Х.Х.

157. Декан ФКМА ТГТУ профессор, д.т.н. ^А.'С. САДРЩЩНОВ

158. Зав. кафедрой "ДВС" доц., к.т.н. Б.Р. ТУ1АЕВ