Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: free-piston Stirling engine

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

From Beale Number to Pole Placement Design of a Free Piston Stirling Engine

Zare S., Tavakolpour-Saleh A., Omidvar A.

Archive of Mechanical Engineering

2017

Vol. LXIV, nr 4

499--518

In this paper, pole placement-based design and analysis of a free piston Stirling engine (FPSE) is presented and compared to the well-defined Beale number design technique. First, dynamic and thermodynamic equations governing the engine system are extracted. Then, linear dynamics of the free piston Stirling engine are studied using dynamic systems theory tools such as root locus. Accordingly, the effects of variations of design parameters such as mass of pistons, stiffness of springs, and frictional damping on the locations of dominant closed-loop poles are investigated. The design procedure is thus conducted to place the dominant poles of the dynamic system at desired locations on the s-plane so that the unstable dynamics, which is the required criterion for energy generation, is achieved. Next, the closed-loop poles are selected based on a desired frequency so that a periodical system is found. Consequently, the design parameters, including mass and spring stiffness for both power and displacer pistons, are obtained. Finally, the engine power is calculated through the proposed control-based analysis and the result is compared to those of the experimental work and the Beale number approach. The outcomes of this work clearly reveal the effectiveness of the control-based design technique of FPSEs compared to the well-known approaches such as Beale number.

Wielodomenowy model silnika Stirlinga z wolnym tłokiem - studium przypadku

Chmielewski A., Gumiński R., Mączka J.

Rynek Energii

2016

Nr 6

62--69

W 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.

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.