淡水资源是人类得以生存、经济发展以及社会进步的重要物质基础。现如今,淡水资源短缺是我们面临的一大难题,反渗透淡化是解决沿海地区、船舶、孤岛淡水资源短缺的有效途径。对于反渗透海水淡化动力系统而言,只需提供能推动海水克服渗透压通过反渗透膜的压力。目前反渗透海水淡化动力输入一般采用高压泵,其最终转化效率较低且能源适应性较弱。而斯特林发动机作为一种外热式活塞动力机械,可以在传统发动机基础上取消曲柄连杆等刚体传动机构,采用自由活塞式,利用非刚性介质作为活塞平移机械能的接受体,保持稳定输出,可以作为反渗透海水淡化的系统的动力输入。通过对目前热能驱动反渗透淡化领域发展的研究,从减少能量转化和传递环节,提高能源利用效率出发,在充分利用斯特林循环的优势,设计α型斯特林循环自由活塞反渗透淡化动力系统。课题的研究内容如下:(1)设计α型斯特林循环自由活塞反渗透淡化动力系统。建立其动力部分α型斯特林发动机的绝热模型及活塞组件的数学模型,通过对斯特林发动机的结构参数设计,利用MATLAB平台基于RUNGE-KUTTA法求解微分方程组,得到动力系统斯特林发动机的运动规律,最终求得斯特林发动机的除去热损失的输出功为16.76KW。(2)建立α型斯特林循环自由活塞反渗透淡化动力系统往复直线泵数学模型,对往复直线泵相关结构参数进行设计,利用MATLAB软件仿真求解,得到往复直线泵的相关变化规律。通过计算分析可以得到最终动力系统的输出功率为15.37KW,中间的传输效率为91.8%,表明动力系统有稳定压力输出,能保证海水淡化顺利进行。(3)基于~α型斯特林循环自由活塞反渗透淡化动力系统建立各模块组件模型及系统整体模型,通过对动力系统的AMESIM整体模型仿真分析,得到泵的容积、流量变化规律及动力系统最终输出的淡化组件的流量、压力变化规律。(4)通过粒子群算法对动力系统动力部分斯特林发动机进行优化,选择斯特林发动机的最优参数。通过优化动力系统斯特林发动机输出功提高15.22%。