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斯特林发动机由于具有效率高,结构紧凑,噪音低等优点,是太阳能,生物质能等可再生能源领域最有前景的研究方向之一。回热器是斯特林发动机的核心设备,在整个系统中起着重要的节能作用,其性能的好坏对斯特林机整体效率的影响很大,因此近年来关于斯特林发动机回热器的研究得到了越来越多的重视。 由于回热器内温度很高,辐射对回热器内传热的影响不容忽视,本文提出了考虑辐射影响的回热器内传热模型,采用FLUENT15.0软件进行模拟,结果显示,考虑辐射后回热器的压力和温度分布与不考虑辐射时的分布规律相似,但工质流体与金属丝网的温度均升高,对于导热系数较小的材料如不锈钢等,辐射效应的影响更明显,因此回热器内的辐射效应值得探究。 在考虑辐射的基础上,以优化回热器为目的,分别对金属丝网结构以及金属丝网材料物性对回热器性能的影响进行了数值模拟,结果发现,当金属丝网目数N恒定,丝径ds变化时,辐射效应对回热器综合性能影响最大,其综合性能参数Rosc最好,所以改变丝径ds是提高回热器效率的最有效途径。同时物性参数方面,比热容对回热器性能的影响不是简单线性的,Rosc随比热容增大先增大后减小,其存在一个最佳值,此时回热器蓄热能力与流体流动的温差驱动力均为最优。 另外,本文计算了孔隙率均匀递减布置丝网回热器的性能,结果发现,采用变孔隙率丝网的回热器其内部流动阻力小,平均温度高,温度变化在靠近热端的部分更明显,而在靠近冷端的部分更加平缓,温度并非简单的线性分布,回热器综合性能有一定提升。同时可以发现,此种变孔隙率丝网由于没有明显分层界限,因此不会出现温度突变现象,这有利于减小回热器的热应力损失。