بهينه‌سازي تقدم فاز موتور استرلينگ نوع آلفا به روش شبيه سازي گام به گام

Optimization of Alpha Type Stirling Engine Phase Angle with Step-By-Step Simulation Method

در اين مقاله بهينه‌سازي زاويه تقدم فاز موتور استرلينگ آلفا به‌روش عددي گام به گام انجام شده است. پس از بررسي شيوه عملكرد انواع موتورهاي استرلينگ، به مطالعه تاثير زاويه تقدم فاز بر ميزان توان و راندمان موتورهاي استرلينگ آلفا پرداخته شد. مدل‌سازي سينماتيكي حجم‌هاي متغير تراكمي و انبساطي به كمك نرم‌افزار ADAMS انجام گرديده است. سپس خطي‌سازي معادلات ترموديناميكي براساس تحليل سيكل استرلينگ به‌صورت ايزوترمال و پنچ حجمي آدياباتيك براي بدست آوردن حل اوليه پارامترهاي تاثير گذار آن بر ميزان توان و راندمان انجام شد. براي بهينه‌سازي تقدم فاز حركتي پيستون‌هاي تراكمي و انبساطي، حل عددي گام به گام سيكل استرلينگ انجام گرديد. مقايسه حل عددي با داده‌هاي تجربي نشان دهنده درصد خطاي كمتر از 5.3 مي‌باشد. نتايج شبيه‌سازي زاويه تقدم فاز بهينه را 103 درجه نشان مي‌دهد. در اين زاويه بهينه نتايج نشان از افزايش 4.8 درصدي توان خروجي نسبت به توان خروجي در زاويه تقدم 90 درجه مرسوم را نشان مي‌دهد. نتايج شبيه‌سازي نشان از بهبود 1.2 درصدي راندمان موتور استرلينگ آلفا با تنظيم اين زاويه تقدم فاز نسبت به راندمان در زاويه تقدم 90 درجه دارد.

In this paper, optimization phase angle of alpha Stirling engine is performed using step by step method. After studying on the operation of various types of Stirling engines, the effect of the phase angle on the power and efficiency of Alpha Stirling engines was studied. The kinematic modeling of volumetric compression and expansion volumes has been done by ADAMS software. Then, the linearization of the thermodynamic equations was carried out on the basis of analysis of the isothermal and five-volume adiabatic Stirling cycles to obtain the initial solution of its effective parameters on the power and efficiency. To optimize the phase angle between compression and expansion pistons, stepwise numerical solution of the Stirling cycle was performed. Comparison of numerical solution with experimental data indicates an error rate of less than 5.3%. The simulation results show the optimum phase angle of 103 °. At this optimal angle, the results indicate an increase of 4.8% of the output power rather than the output power at a 90 ° pre-aligned angle. Simulation results indicate an improvement of 1.2% of the Alpha Stirling engine efficiency by adjusting this phase priority angle to the efficiency at 90 °.