双作用自由活塞型斯特林发电系统性能研究

自由活塞斯特林发动机作为一种高效的能源转换装置，在可再生能源利用等领域有重要的应用前景。本文针对一种双作用自由活塞型斯特林发电系统，从声电耦合原理出发，推导了双作用斯特林发动机与直线电机之间的阻抗匹配方程，建立了发电系统的整机数值模型，并获得了加热温度、平均压力、活塞连杆直径、机械阻尼和间隙密封宽度等参数对整机性能的影响规律。结果表明，由于双作用活塞两侧同时存在较大的温差和压差，因此相较于单作用结构的系统而言，活塞间隙大小对该系统性能影响更大，这是导致效率变化的关键因素之一。经过优化计算，设计了一台四单元双作用自由活塞斯特林发电机，在加热温度600?C、放热温度20?C和平均压力8 MPa的额定工况下，每个发电单元可输出1.41 k W的电功，热电效率为40.8%，为后续实验研究奠定相关的理论基础。