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直线内燃式动力装置综述 被引量:26
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作者 张铁柱 张继忠 +1 位作者 张洪信 杨建民 《山东机械》 2004年第1期8-12,17,共6页
本文比较系统地讨论了直线内燃式新型动力装置的设计思路与原则、工作原理、结构类型、基本组成与主要特点,并着重说明了直线内燃式动力装置四种典型的应用面向。
关键词 内燃机 燃烧室 直线内燃式动力装置 自由活塞 液压泵
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一种新型自由活塞式膨胀机的研制及试验研究 被引量:12
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作者 张波 彭学院 +2 位作者 张芳玺 邢子文 束鹏程 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期776-780,共5页
研制出一种具有新型吸、排气控制机构的双作用自由活塞式膨胀机,用于替代跨临界CO2制冷循环中的节流阀并回收膨胀功,在空气试验台上通过膨胀腔内动态压力测量对膨胀机及其吸、排气控制机构的工作原理进行了验证,并利用p-t和p-V指示... 研制出一种具有新型吸、排气控制机构的双作用自由活塞式膨胀机,用于替代跨临界CO2制冷循环中的节流阀并回收膨胀功,在空气试验台上通过膨胀腔内动态压力测量对膨胀机及其吸、排气控制机构的工作原理进行了验证,并利用p-t和p-V指示图对膨胀机性能进行了试验研究.试验结果表明:膨胀机的吸、排气控制机构能够按照要求实现膨胀机的正常吸、排气;膨胀机能够在较宽的高、低压力范围内工作,膨胀机的工作频率随高、低端压力差近似成线性关系,并且膨胀机在10~17Hz频率范围内工作特性较佳,在10.2Hz下膨胀机的绝热效率约为62%.对膨胀机工作过程的进一步研究发现,吸气通道太长导致膨胀机吸气过程响应慢,是高频率下膨胀机吸气不充分及效率下降的重要原因. 展开更多
关键词 膨胀机 自由活塞 跨临界CO2制冷 空气
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自由活塞式内燃发电机动态仿真与特性分析 被引量:14
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作者 肖翀 左正兴 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期46-49,共4页
根据自由活塞式内燃发电机的运行原理,建立了基于动力学和热力学方程的自由活塞式内燃发电机动力学模型。通过对动力学模型的数值求解,获得了系统的动态特性,并进一步分析了质量、输入能量、点火位置、负载等对系统性能的影响,同时对系... 根据自由活塞式内燃发电机的运行原理,建立了基于动力学和热力学方程的自由活塞式内燃发电机动力学模型。通过对动力学模型的数值求解,获得了系统的动态特性,并进一步分析了质量、输入能量、点火位置、负载等对系统性能的影响,同时对系统频率特性进行了研究。研究结果表明系统为自激系统,通过输入参数的合理控制,可实现系统稳定频率下的运行。 展开更多
关键词 自由活塞 内燃机 直线电机 动态特性
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自由活塞高焓脉冲风洞发展历程及试验能力综述 被引量:13
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作者 陈星 谌君谋 +1 位作者 毕志献 马汉东 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期65-80,共16页
自由活塞高焓脉冲风洞是研究高温气体效应主要的地面模拟设备之一,具备模拟超高速流动的能力,主要分为自由活塞驱动的高焓激波风洞和高焓膨胀管风洞。经过数十年的发展,自由活塞高焓脉冲风洞不仅能够用于研究飞行器在超高速自由来流条... 自由活塞高焓脉冲风洞是研究高温气体效应主要的地面模拟设备之一,具备模拟超高速流动的能力,主要分为自由活塞驱动的高焓激波风洞和高焓膨胀管风洞。经过数十年的发展,自由活塞高焓脉冲风洞不仅能够用于研究飞行器在超高速自由来流条件下的复杂气动热力学和气动光学等问题,还能开展自由飞、超燃冲压发动机和电磁辐射等技术的研究。综述其发展历程,重点介绍理论基础研究阶段、早期探索阶段和实用化发展阶段等3个阶段的研究历程和主要结论,以期为大型自由活塞高焓脉冲风洞及其试验能力的发展和应用提供借鉴和参考。 展开更多
关键词 自由活塞 高焓脉冲风洞 试验能力
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自由活塞式内燃发电机研究现状 被引量:9
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作者 李庆峰 肖进 黄震 《小型内燃机与摩托车》 CAS 北大核心 2008年第4期91-96,共6页
介绍、总结了自由活塞式内燃发电机的研究现状,阐述了几个需要解决的关键性技术问题。
关键词 自由活塞 内燃机 直线发电机 现状
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压缩空气驱动自由活塞膨胀机-直线发电机特性试验 被引量:11
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作者 张红光 于飞 +3 位作者 李高胜 侯孝臣 刘宏达 田亚明 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期377-383,共7页
提出了一种采用有机朗肯循环(ORC)系统的自由活塞膨胀机-直线发电机(FPE-LG)试验样机,并在压缩空气试验平台上对FPE-LG样机的运动特性进行了试验研究。结果表明,在进气压力较高的工况下,FPE-LG能够稳定运行,基准位置处活塞速度和运行止... 提出了一种采用有机朗肯循环(ORC)系统的自由活塞膨胀机-直线发电机(FPE-LG)试验样机,并在压缩空气试验平台上对FPE-LG样机的运动特性进行了试验研究。结果表明,在进气压力较高的工况下,FPE-LG能够稳定运行,基准位置处活塞速度和运行止点位置的循环变动较小。当进气压力为0.2 MPa,工作频率为2.5 Hz时,活塞最大速度接近1.2 m/s;进气角、排气角和进气压力对活塞运动的对称性和直线发电机输出功率有重要影响,减小排气角或增大进气角,有利于提高活塞运动的对称性、减小活塞运动的循环变动、明显改善直线发电机的输出功率。当进气压力为0.19 MPa,工作频率为2.5 Hz时,直线发电机输出功率的峰值最大,约为19.0 W。 展开更多
关键词 自由活塞 膨胀机 直线发电机 运动特性 输出功率
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自由活塞发电机动力学过程的非线性模型 被引量:9
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作者 肖翀 左正兴 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期966-969,共4页
为分析自由活塞发电机的动力学过程,提出一个可解析求解的动力学模型.根据自由活塞发电机的动力和负载特性,建立了自由活塞发电机动力学过程的非线性模型,利用能量平衡原理得到了该非线性模型的一次近似解.结果表明:自由活塞发电机系统... 为分析自由活塞发电机的动力学过程,提出一个可解析求解的动力学模型.根据自由活塞发电机的动力和负载特性,建立了自由活塞发电机动力学过程的非线性模型,利用能量平衡原理得到了该非线性模型的一次近似解.结果表明:自由活塞发电机系统为典型的自激系统,存在一个稳定极限环;系统的稳定运行频率由燃烧室内气体的非线性刚度、燃烧能量及速度共同决定,并且后者为主导因素. 展开更多
关键词 自由活塞 内燃机 直线电机 非线性模型 近似解
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自由活塞式内燃发电机振动特性 被引量:10
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作者 李庆峰 朱皓月 +1 位作者 肖进 黄震 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期370-374,共5页
对自由活塞式内燃发电机建立了数学模型,理论上阐述了自由活塞的运动特性并对应制作了该系统的固有频率特性脉谱图;利用Matlab/Simulink建立了该系统仿真模型,分析讨论了自由活塞的实际运动规律,并与上述理论解进行了对比、分析。研究... 对自由活塞式内燃发电机建立了数学模型,理论上阐述了自由活塞的运动特性并对应制作了该系统的固有频率特性脉谱图;利用Matlab/Simulink建立了该系统仿真模型,分析讨论了自由活塞的实际运动规律,并与上述理论解进行了对比、分析。研究结果表明,自由活塞式内燃发电机的活塞运动不同于传统旋转内燃机,它可视为变阻尼、变刚度的单自由度受迫振动,振动频率与外部周期性燃烧激励相关联;此外,由于该系统的等效刚度系数以及阻尼系数均为正数,它对周期性激励表现出的响应最终稳定收敛进而保障内燃机稳定运行。该结果有利于进一步掌握自由活塞式内燃发电机的运动特性,并为实际样机设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 自由活塞 内燃机 受迫振动 振动特性 频率
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液氮温区大冷量自由活塞斯特林制冷机实验研究 被引量:9
9
作者 张丽敏 余国瑶 +2 位作者 李小伟 戴巍 罗二仓 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期933-936,共4页
自由活塞斯特林制冷机是一种结构紧凑、效率高、运动部件少、可靠性高的回热式制冷机。随着高温超导发展的需求,液氮温区大冷量自由活塞制冷机成为重要发展趋势之一。本文搭建了一台液氮温区大冷量自由活塞斯特林制冷机,初步实验获得60 ... 自由活塞斯特林制冷机是一种结构紧凑、效率高、运动部件少、可靠性高的回热式制冷机。随着高温超导发展的需求,液氮温区大冷量自由活塞制冷机成为重要发展趋势之一。本文搭建了一台液氮温区大冷量自由活塞斯特林制冷机,初步实验获得60 K以下的无负荷制冷温度。在80 K获得了78 W的冷量,制冷机相对卡诺效率为18.8%。这是国内首台液氮温区大冷量(>50 W)自由活塞斯特林制冷机。分析表明,通过对冷端换热器结构的改进,冷量及效率将进一步提升。 展开更多
关键词 自由活塞 斯特林 低温制冷机
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自由活塞初速度对微发动机燃烧特性的影响 被引量:9
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作者 王谦 徐飞 +1 位作者 刘春生 李霞明 《江苏大学学报(自然科学版)》 EI CAS 北大核心 2006年第6期520-523,共4页
根据自由活塞发动机的动力学特点,提出单次冲击微型均质充量压燃(HCCI)自由活塞发动机工作过程的模拟方法,并对目前定容燃烧模型进行一定的修正.考虑自由活塞的动能变化对燃烧参数的影响,提出自由活塞截断速度的概念,比较改进后的燃烧... 根据自由活塞发动机的动力学特点,提出单次冲击微型均质充量压燃(HCCI)自由活塞发动机工作过程的模拟方法,并对目前定容燃烧模型进行一定的修正.考虑自由活塞的动能变化对燃烧参数的影响,提出自由活塞截断速度的概念,比较改进后的燃烧模型与目前的定容燃烧模型的计算结果,显示出改进模型的合理性.同时运用改进模型对HCCI自由活塞发动机不同初始速度下的燃烧特性进行模拟,得到了工作压力、温度、着火时刻的变化规律,以及自由活塞运动特性,为该微动力装置的设计提供了理论依据. 展开更多
关键词 微型发动机 自由活塞 初速度 均质充量压燃燃烧特性 数学模型
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变压缩比下自由活塞式内燃发电机的效率分析 被引量:8
11
作者 李庆峰 肖进 黄震 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期745-749,共5页
利用Matlab/Simulink软件耦合Chemkin程序以及电磁场有限元工具对均质混合压燃(HCCI)自由活塞式内燃发电机(FPLA)建立仿真模型,分析了不同负荷和燃空当量比下FPLA的可变压缩特性,以及系统效率和输出电功率.结果表明:FPLA能够根据负荷灵... 利用Matlab/Simulink软件耦合Chemkin程序以及电磁场有限元工具对均质混合压燃(HCCI)自由活塞式内燃发电机(FPLA)建立仿真模型,分析了不同负荷和燃空当量比下FPLA的可变压缩特性,以及系统效率和输出电功率.结果表明:FPLA能够根据负荷灵活调节压缩比,以拓宽内燃机的运行范围;在高压缩比下能够大幅提高内燃机的效率与输出功率. 展开更多
关键词 自由活塞 发电机 压缩比 效率
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千瓦级自由活塞斯特林发电机研究 被引量:8
12
作者 李珂 余国瑶 +3 位作者 张益炳 廖旭 戴巍 罗二仓 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1270-1274,共5页
自由活塞斯特林发电机具有结构简单、高效率、高可靠性、寿命长等诸多优点。但其研究机构多集中于美国,国内的相关研究很少,且缺乏实验研究。为此,本文按照热声理论设计了一台1 kW电功级自由活塞斯特林发电机,并对其进行了实验研究,主... 自由活塞斯特林发电机具有结构简单、高效率、高可靠性、寿命长等诸多优点。但其研究机构多集中于美国,国内的相关研究很少,且缺乏实验研究。为此,本文按照热声理论设计了一台1 kW电功级自由活塞斯特林发电机,并对其进行了实验研究,主要考察了不同热源温度下发电机的工作特性,获得了最大762 W的电功输出,此时热电效率为19.1%,这也是目前国内所报道过的最高热电效率。同时,本文将实验与热声理论的计算值进行对比,结果表明,实验与计算结果能够较好地吻合。 展开更多
关键词 斯特林发电机 自由活塞 直线电机 热声
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高温超导用自由活塞斯特林制冷机理论研究 被引量:8
13
作者 王波 叶重 +1 位作者 朱魁章 杨坤 《低温与超导》 CAS CSCD 北大核心 2012年第8期7-11,共5页
制冷机是制约高温超导器件的瓶颈。文中针对自由活塞式斯特林制冷机进行了理论研究,建立了自由活塞斯特林制冷机的热声模型,对充气压力、活塞的位移振幅、热端换热器温度和密封间隙进行了模拟。模拟结果显示,以最大制冷量为目标最佳充... 制冷机是制约高温超导器件的瓶颈。文中针对自由活塞式斯特林制冷机进行了理论研究,建立了自由活塞斯特林制冷机的热声模型,对充气压力、活塞的位移振幅、热端换热器温度和密封间隙进行了模拟。模拟结果显示,以最大制冷量为目标最佳充气压力为1.9MPa,增加活塞位移振幅、降低回热器热端温度以及减小密封间隙可提高制冷机的性能。 展开更多
关键词 斯特林制冷机 高温超导 自由活塞 热声模型
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基于Matlab的微型发动机燃烧过程仿真建模 被引量:7
14
作者 王谦 陈博 陈泽 《江苏大学学报(自然科学版)》 EI CAS 北大核心 2010年第2期179-183,共5页
为研究微型HCCI自由活塞发动机的工作性能,应用Matlab软件对其单次冲击的燃烧过程进行仿真建模,分别建立考虑传热、漏气的零维总包化学动力学模型和理想气体模型,并将仿真计算结果与试验结果进行比较.运用传热漏气模型对微型HCCI自由活... 为研究微型HCCI自由活塞发动机的工作性能,应用Matlab软件对其单次冲击的燃烧过程进行仿真建模,分别建立考虑传热、漏气的零维总包化学动力学模型和理想气体模型,并将仿真计算结果与试验结果进行比较.运用传热漏气模型对微型HCCI自由活塞发动机不同初始速度下的燃烧特性进行模拟,得到自由活塞初始速度对工作压力、温度、活塞运行位置的变化规律的影响以及不同初始速度下自由活塞的运动特性.结果表明气体泄漏和传热对燃烧过程影响较大,考虑传热漏气模型的微燃烧模拟结果与试验数据吻合较好,为微动力装置的性能评价和设计提供理论依据. 展开更多
关键词 微型发动机 均质充量压燃 自由活塞 漏气 初始速度
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自由活塞内燃发电机稳定运行参数耦合分析 被引量:7
15
作者 袁晨恒 冯慧华 +1 位作者 许大涛 左正兴 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1-5,共5页
针对自由活塞内燃发电机较难实现稳定运行的问题,对自由活塞内燃发电机工作过程活塞受力状况进行了分析,结果表明其工作过程可以看成是单自由度有阻尼强迫振动系统。结合工作过程中的能量守恒原理,分析了自由活塞内燃发电机稳定运行过... 针对自由活塞内燃发电机较难实现稳定运行的问题,对自由活塞内燃发电机工作过程活塞受力状况进行了分析,结果表明其工作过程可以看成是单自由度有阻尼强迫振动系统。结合工作过程中的能量守恒原理,分析了自由活塞内燃发电机稳定运行过程中结构参数与性能参数之间的耦合关系,通过等效计算,获得了自由活塞内燃发电机稳定工作所需要的匹配参数。并以一样机为例,对分析结果进行了仿真验证,结果表明通过等效计算所确定的匹配参数能够近似实现稳定运行,验证了分析的正确性。 展开更多
关键词 自由活塞 内燃发电机 稳定运行 参数耦合 能量等效
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大尺寸自由活塞激波风洞自由流参数诊断方法
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作者 谌君谋 金熠 +6 位作者 宋华振 文帅 陈星 纪锋 易翔宇 卢洪波 毕志献 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期227-239,共13页
高焓激波风洞自由流具有一定程度的热化学非平衡,使得流场参数的确定存在困难。针对大尺寸自由活塞高焓激波风洞的总温2 700~4 700 K、总压5.6~20.3 MPa条件,采用非接触吸收光谱技术、接触测量技术等测试技术,结合多温度多组分数值模拟... 高焓激波风洞自由流具有一定程度的热化学非平衡,使得流场参数的确定存在困难。针对大尺寸自由活塞高焓激波风洞的总温2 700~4 700 K、总压5.6~20.3 MPa条件,采用非接触吸收光谱技术、接触测量技术等测试技术,结合多温度多组分数值模拟方法,共同诊断喷管名义马赫数10出口自由流的参数。结果显示,温度测量值与计算值最大偏差小于7.5%,速度测量值与计算值最大偏差小于5%,NO浓度测量值与计算中最大偏差小于12%。 展开更多
关键词 高焓激波风洞 热化学非平衡 自由活塞 测试技术 数值模拟 自由
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自由活塞发动机的活塞运动规律优化与试验 被引量:6
17
作者 林继铭 徐照平 闫皓 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期82-88,共7页
为了提高四冲程、点燃式自由活塞发动机系统的输出效率,该文在分析其工作原理的基础上,设定边界约束和路径约束,建立了活塞运动规律优化模型。基于系统工作过程中活塞分阶段运行的特性,采用高斯伪谱法离散状态与控制变量,将活塞运动规... 为了提高四冲程、点燃式自由活塞发动机系统的输出效率,该文在分析其工作原理的基础上,设定边界约束和路径约束,建立了活塞运动规律优化模型。基于系统工作过程中活塞分阶段运行的特性,采用高斯伪谱法离散状态与控制变量,将活塞运动规律优化问题离散化为非线性规划问题,并结合序列二次规划算法求解最优化问题。仿真结果表明:采用分阶段的电磁力作用规律,优化活塞位移与速度曲线,可提高缸内气体对外做功能力与降低传热损失,使系统指示效率由41.0%增加到45.3%。同时由试验验证了所提出方案的可行性与有效性,试验中系统发电效率由28.8%提升到31.2%,系统性能明显提升。该文对此类动力装置的后续研究提供了参考。 展开更多
关键词 发动机 优化 模型 自由活塞 运动规律 高斯伪谱法
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外接负载对ORC余热回收系统中自由活塞膨胀机-直线发电机的性能影响研究 被引量:6
18
作者 赵腾龙 张红光 +3 位作者 侯孝臣 许永红 于飞 刘毅 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期237-243,共7页
以压缩空气为工质,搭建ORC余热回收系统的自由活塞膨胀机-直线发电机(FPE-LG)试验台架,并基于FPE-LG试验台架,研究外接负载电阻对FPE-LG的运动特性、输出性能和能量转换效率的影响。研究结果表明:自由活塞组件的位移和速度随着外接负载... 以压缩空气为工质,搭建ORC余热回收系统的自由活塞膨胀机-直线发电机(FPE-LG)试验台架,并基于FPE-LG试验台架,研究外接负载电阻对FPE-LG的运动特性、输出性能和能量转换效率的影响。研究结果表明:自由活塞组件的位移和速度随着外接负载电阻的增加而增加;FPE-LG的峰值输出电压随着外接负载电阻和进气压力的增加而增加,最大峰值输出电压可达44.4 V;随着外接负载电阻的增大,FPE-LG的峰值输出功率先增加最终趋于稳定,最大峰值输出功率可以达到110 W;随着进气压力和外接负载电阻的增大,FPE-LG的能量转换效率均出现先增大后减小的趋势,最大能量转换效率可高达73.33%。 展开更多
关键词 自由活塞 余热回收 试验 输出性能 能量转换效率 有机朗肯循环
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电驱动自由活塞斯特林热泵性能实验研究
19
作者 王日颖 胡剑英 +3 位作者 吴张华 张丽敏 贾子龙 罗二仓 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2558-2564,共7页
热泵供暖技术能够有效减少燃煤取暖产生的能源消耗和环境污染,但目前常用的热泵供暖系统的低温适应性较差,难以满足寒冷地区的供暖需求。考虑到斯特林热泵技术具有十分广泛的可用温区,本文研制了一台电驱动自由活塞斯特林空气源热泵,旨... 热泵供暖技术能够有效减少燃煤取暖产生的能源消耗和环境污染,但目前常用的热泵供暖系统的低温适应性较差,难以满足寒冷地区的供暖需求。考虑到斯特林热泵技术具有十分广泛的可用温区,本文研制了一台电驱动自由活塞斯特林空气源热泵,旨在考察其在不同气候条件下的供热性能。实验结果表明,在普通、寒冷和极寒地区供暖工况下,电驱动自由活塞斯特林热泵的整机制热性能系数分别达到了2.31、1.97和1.78。随泵热温差增大,斯特林热泵的相对卡诺效率逐渐升高,其在大泵热温差下优势更加明显。 展开更多
关键词 自由活塞 斯特林热泵 电驱动
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空间斯特林热电转换技术在轨试验
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作者 尹钊 张安 +5 位作者 郭佩 闫春杰 赵振昊 张学林 魏志明 陆登柏 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期123-132,共10页
为提高空间同位素电源的效率和功率,满足深空探测、载人登月和火星登陆等航天任务对航天器能源的需求,梳理了空间自由活塞斯特林热电转换涉及的关键技术,设计了天宫空间站空间自由活塞斯特林热电转换装置的在轨试验方案,在轨开展了斯特... 为提高空间同位素电源的效率和功率,满足深空探测、载人登月和火星登陆等航天任务对航天器能源的需求,梳理了空间自由活塞斯特林热电转换涉及的关键技术,设计了天宫空间站空间自由活塞斯特林热电转换装置的在轨试验方案,在轨开展了斯特林热电转换试验,验证了空间微重力环境下双活塞自由运动的间隙密封、双活塞相位保持等关键技术,获取了空间环境下双自由活塞精确的运动相位保持及漂移特性、动力学与热力学强耦合特性等关键参数。在轨试验结果表明,试验装置在轨运行性能良好,热电转换效率达到24.72%,为未来空间高效同位素电源等不依赖太阳能的能源技术应用奠定了基础。 展开更多
关键词 天宫空间站 空间同位素电源 自由活塞 斯特林热电转换 在轨试验
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