学 号 密 级 哈尔滨工程大学本科生毕业论文小型热气机模型工作过程仿真及分析院 （系）：动力与能源工程学院专 业：热能与动力工程学 号：学 生 姓 名：胡海滨指 导 教 师：张新玉 教授2010 年 6 月小型热气机模型工作过程仿真及分析 胡 海 滨 哈 尔 滨 工 程 大 学哈尔滨工程大学本科生毕业论文小型热气机模型工作过程仿真及分析院 （系）：动力与能源工程学院专 业：热能与动力工程学 号：学 生 姓 名：胡海滨指 导 教 师：张新玉 教授2010 年 6 月哈尔滨工程大学本科生毕业论文摘 要热气机(Stirling Engine)是一种由外部供热使工作气体在不同温度下作周期性压缩和膨胀的闭式循环往复式发动机，相对于内燃机而言，热气机具有燃料适应性强、工作平稳、振动噪声小、低排放等优点，是一种清洁、高效的动力设备。现代热气机的发展速度还是比较快，但是热气机的测试手段和水平仍然还比较简单，很多过程中的量难以测量，这些很大程度上影响了热气机技术的发展。本文针对这个问题，根据热气机的原理和工作过程，运用动网格模型技术模拟仿真小型热气机工作过程，并就影响热气机效率的因素进行分析研究。本文介绍了应用 GAMBIT 软件对模型的网格处理，对热气机运动过程进行了仿真，运用 FLUENT 软件对热气机模型进行计算，通过动网格技术对其进行动态模拟，对热气机的整个工作过程进行仿真，并在此基础上对热气机模型气缸内的温度场、压力场进行了全过程的数值模拟计算，得出了热气机气缸内部各个时刻的温度场和压力场分布，并得到了热气机运行全过程的动态仿真结果，分析了影响热气机效率的因素，研究了温度、配气活塞厚度以及配气活塞与气缸间距对热气机效率的影响，分析提高热气机效率的方法和途径。关键词： 热气机 动网格 工作过程 数值仿真 ABSTRACTStirling engine is a working gas by external heating to different temperatures to make an in periodic cyclic compression and expansion of the closed engine, compared to internal combustion engine, the Stirling engine has a fuel adaptability, smooth vibration noise, low emissions, etc, is a clean, efficient power equipment. The development of the modern Stirling engine speed is relatively fast, but Stirling engine testing methods and standards are still relatively simple, many difficult to measure the amount of the process, which largely affected the Stirling engine technology. This article address this issue, according to Stirling principle and process of using the dynamic mesh model simulation technology for small Stirling engine working process, and to affect the efficiency of Stirling engine analysis of the factors.This article describes the application of GAMBIT software model grid treatment, Stirling engine movement was simulated using FLUENT software model to calculate Stirling engine, through the dynamic simulation of its dynamic grid, the whole of the Stirling engine working process simulation, and in this model based on the Stirling engine cylinder temperature, pressure, the whole process of numerical simulation of a Stirling engine cylinder obtained every moment of the internal temperature and pressure distribution, and has been Stirling engine running the whole process of dynamic simulation results, analysis of the factors affecting the efficiency of Stirling to study the temperature, thickness, and valve piston valve piston and cylinder spacing on the efficiency of Stirling engine, Stirling engine improve the efficiency of the methods and means.Key words： Stirling engine Dynamic Mesh Working process Numerical simulation哈尔滨工程大学本科生毕业论文目 录第 1 章 绪论11.1 热气机的概念 11.2 热气机的发展历史及趋势 31.3 本文的目的和意义 61.4 本文的主要工作 7第 2 章 斯特林发动机基本工作原理82.1 斯特林循环 82.2 热气机的工作原理 102.3 斯特林发动机运动规律 122.4 本章小结 13第 3 章 数值仿真软件基础153.1 GAMBIT 软件简介153.2 FLUENT 软件简介163.3 动网格的基本理论和方法 183.3.1 动网格的基本理论183.3.2 动网格的基本方法183.3.3 动网格问题的建立203.3.4 动网格的运动方式223.4 本章小结 24第 4 章 热气机建模254.1 热气机模型假设 254.2 建立热气机模型和 PROE 模型254.2.1 建立热气机模型254.2.2 建立 PROE 热气机模型 264.3 热气机模型在 GAMBIT 中的处理284.4 本章小结