斯特林循环分析与发动机设计

目录
前言
主要符号表
第1章 绪论 1
1.1 斯特林发动机简介 1
1.1.1 斯特林发动机结构类型 1
1.1.2 斯特林发动机功能类型 2
1.1.3 自由活塞式斯特林发动机 3
1.2 斯特林发动机的发展历程 4
1.2.1 早期斯特林发动机的发展 4
1.2.2 现代斯特林发动机在国外的研发情况 5
1.2.3 现代斯特林发动机在国内的研发情况 6
1.3 斯特林发动机的应用 8
1.3.1 斯特林发动机在太阳能热发电领域的应用 8
1.3.2 斯特林发动机在生物质燃料发电领域的应用 9
1.3.3 斯特林发动机在分布式能源领域的应用 10
1.3.4 斯特林发动机在水下动力领域的应用 11
1.3.5 斯特林发动机在航空领域的应用 12
1.4 本章小结 13
参考文献 13
第2章 斯特林发动机的设计原则 15
2.1 斯特林发动机热交换器设计 15
2.1.1 加热器的设计特点 18
2.1.2 回热器的设计特点 19
2.1.3 冷却器的设计特点 20
2.2 活塞气缸结构及工作原理 20
2.3 斯特林发动机传动机构设计 21
2.3.1 菱形传动 22
2.3.2 曲柄连杆传动 24
2.3.3 斜盘传动 27
2.3.4 摇摆轭传动 28
2.4 浙江大学100W级β型斯特林发动机设计 29
2.5 本章小结 34
参考文献 34
第3章 小流阻振荡流及加热器和冷却器特性 36
3.1 不可压缩圆管振荡流特性 36
3.2 不可压缩异形管振荡流特性 54
3.2.1 弯管 54
3.2.2 变截面管 60
3.3 可压缩圆管振荡流特性 66
3.4 圆管振荡流换热特性 76
3.4.1 换热关联式 76
3.4.2 加热器内的传热传质特性与优化 85
3.5 本章小结 89
参考文献 90
第4章 大流阻振荡流及回热器特性 92
4.1 回热器流动特性 92
4.1.1 回热器流阻系数 92
4.1.2 可压缩振荡流定量分析方法 102
4.2 回热器换热特性 113
4.2.1 回热器单向流换热特性 117
4.2.2 回热器振荡流换热特性 123
4.3 回热器类型 129
4.4 本章小结 131
参考文献 132
第5章 斯特林循环及分析方法 135
5.1 斯特林理想循环 135
5.2 斯特林循环分析方法的传统分类 138
5.2.1 零阶分析法 138
5.2.2 一阶分析法 140
5.2.3 二阶分析法 141
5.2.4 三阶分析法 145
5.2.5 四阶分析法 146
5.3 斯特林循环分析方法重新分类 147
5.4 改进Simple循环分析模型 149
5.4.1 模型简介 149
5.4.2 热损和功损计算模块 150
5.4.3 案例：GPU-3斯特林发动机改进Simple模型分析 152
5.5 Sage分析模型 155
5.5.1 Sage软件介绍 155
5.5.2 β型斯特林发动机的Sage模型 156
5.5.3 案例：浙江大学100W级β型斯特林发动机Sage模型分析 162
5.6 改进的Sage分析模型 164
5.6.1 能量损失分析 165
5.6.2 模型参数改进 166
5.6.3 模型耦合 169
5.6.4 模型结果分析 170
5.7 本章小结 175
参考文献 176
第6章 斯特林发动机整机优化 179
6.1 单目标优化方法 179
6.1.1 100W级β型斯特林发动机内部循环特性 179
6.1.2 斯特林发动机可用能分析 182
6.1.3 斯特林发动机单目标优化分析 186
6.2 多目标优化方法 192
6.2.1 多目标优化理论 192
6.2.2 遗传算法 193
6.2.3 粒子群算法 194
6.2.4 模拟退火算法 197
6.2.5 多目标决策方法 198
6.3 多目标优化案例分析 201
6.3.1 案例1：GPU-3斯特林发动机多目标优化分析 201
6.3.2 案例2：100W级β型斯特林发动机多目标优化分析 209
6.4 本章小结 212
参考文献 212
附录 215