随着不可再生能源的日益减少和环境污染的日益严重，节能、低碳、环保的生活方式已逐渐成为国际社会的共识。斯特林发动机作为节能环保型发动机，在利用太阳能和工业废气余热等方面具有潜力，因此研究斯特林发动机的工作过程具有理论意义和实用价值。本文根据项目要求设计了一款分置式自由活塞斯特林发动机，通过费聂尔透镜将太阳光热量聚集在热源加热板上端面，对热源腔内工质气体进行加热，冷源侧使用风冷，对冷源腔内工质气体进行冷却，活塞系统稳定振动后，由动力活塞的往复运动带动嵌入其中的磁铁，切割磁铁外部的线圈产生感应电动势，从而对外输出电功率。在Matlab环境下分析了分置式自由活塞斯特林发动机的回热器效率、死容积比、可逆系数、冷热端温差对发动机热效率的影响，在Simulink环境下考虑到回热器流动阻力，建立了分置式斯特林发动机耦合电磁力的动力学模型，对斯特林发动机运动规律进行了仿真研究。仿真研究表明：死容积和不可逆性的增大会减少斯特林发动机的净功和热效率。为了获得高的发动机热效率，需要尽量高的回热器效率。如果没有回热器，该斯特林发动机仍然可以正常工作，但是热效率较低。从可控角度来说，可逆系数Rs对回热器工作影响最大。该分置式自由活塞斯特林发动机存在冷热活塞质量比阈值，其振动频率受冷活塞质量影响较大，受热活塞质量和高温端温度的影响较小，基本不受冷热刚度系数影响。原因是在该结构斯特林发动机中，气弹簧对活塞运动的影响可能大于机械弹簧对发动机的影响。基于变质量系统热力学的理论，建立了分置式自由活塞斯特林发动机回热器物理模型。运用计算传热学理论，对模型进行了离散分析，并进行边界处理。以回热器结构尺寸和动力学仿真结果作为初始边界条件，使用C语言进行编程计算，得到不同相对曲轴转角时回热器内部工质的温度场。