| 研究課題/領域番号 |
62550164
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| 研究機関 | 明治大学 |
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研究代表者 |
藤井 石根 明治大学, 工学部, 教授 (90016444)
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| 研究分担者 |
浜口 和洋 東京農工大, 工学部, 講師
土屋 一雄 明治大学, 工学部, 助手 (00090100)
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| キーワード | スターリングエンジン / 熱的自励振動 / 回転変動 |
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| 研究概要 |
前年度作成したシミュレーションモデルを用いることにより、15%以内の精度でエンジン出力の予測が可能になった。しかし、より正確な性能予測を行うためには、再生器の流動損失や伝熱特性を考慮したシミュレーションを行う必要がある。前者の再生器における流動損失に関して、これまで提案されてきた実験式は、主として実機における作動ガスの流動条件、すなわち往復流れとはかけ離れた、定常流れの下で行われている。そこで振動流れ場における再生器流動損失の簡易計測法を考案し、その 測定精度について検討を加えると共に、新たな実験式を作成した。また、実機を用いてエンジン性能に及ぼす再生器の流動損失と伝熱特性の影響を調べ、メッシュの異なる金網を積層した複合マトリクスの使用が望ましいことを明らかにした。一方、本研究の主目的である熱的自励振動に関して、作動ガスや壁の温度、膨張・圧縮両空間における圧力と言った各状態量は、実際にはクランク角ごとに変化する。ここではエンジンが定常の下で運転されている時、1サイクル間の各状態量のサイクル平均値は一定となると考え、膨張側熱交換器並びに再生器における熱容量を考慮したモデルを作成した。この場合、膨張側熱交換器においてのみ回転速度により定まる有限の熱伝達を考え、圧縮側熱交換器における熱移動は等温的に行われるとした。結果として、入力を膨張側熱交換器の加熱側ガス温度、エンジンの回転速度を出力として導出された伝達関数は2次系となった。しかし、特性方程式による安定性判別から、この系は安定であることが示され、実際の自励振動現象を説明するまでにはいたらなかった。この原因として、圧縮側の熱交換、再生器の流動損失並びに温度効率等を配慮しなかったことがあげられる。今後、新たに作成した再生器の流動損失に関する実験式や、実機を用いて明らかにした再生器の伝熱特性などを含めたモデル化が必要となろう。
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