An Approximate Analytical Solution to the Ideal Adiabatic Model of Stirling Engines

스터링기관의 이상적인 단열모델에 대한 해석적 근사해

To predict the qualitative performance characteristics of Stirling Engines, an analytical approach to the Ideal Adiabatic Model set up by Urieli et al. has been treated. First, volume variations of both the expansion and the compression cylinders are approximated to piecewise linear function of the crank angle, which make it possible to specify the mass flow direction of each cylinder a priori to solve a set of basic equation. In consequences, an engine cycle can be considered as a combination of 4-type fundamental process. For each process, pressure is obtained as a solution of the algebraic equation. Application of the cyclic steady condition to the whole cycle completes the analysis. Further investigations result in analytical expressions for cyclic heat and work in terms of dependent variables determined from the pressure. The results are expected useful in establishing the preliminary design conditions of Stirling Engines.

본 연구에서는 스터링기관의 예비설계에 편리하게 적용될 수 있는 경제적이며 타당한 해석방법을 확립하기 위하여, Urieli등에 의하여 정립된 이상적인 단열모델에 대하여 해석적 근사해를 구하고자 한다.이미 발표된 연구에서는 근사해를 얻기 위 해 피스턴운동을 가장 간단한 톱날파로 가정한 바 있으나 실제의 정현파형 등과는 현 저한 차이가 있으므로 이를 개선하여 크랭크각도에 대한 임의의 구간선형함수(piecew- ise linear function)로 취급한다. 또한, 해석의 결과로서 결정되는 기관내의 압력 및 각 실린더내의 질량 또는 온도 등 열역학적 변수로부터 기관성능평가를 위한 열 및 일의 계산 과정을 포함한다.