NUMERICAL ANALYSIS OF TRANSPORT PHENOMENA IN A STIRLING REGENERATOR | ||||
| Journal of Al-Azhar University Engineering Sector | ||||
| Article 11, Volume 15, Issue 56, July 2020, Page 763-775 PDF (752.49 K) | ||||
| Document Type: Original Article | ||||
| DOI: 10.21608/auej.2020.103759 | ||||
 View on SCiNiTO | ||||
| Authors | ||||
| M Ameen; W Aboelsoud; A E Hussin; M M Kamal | ||||
| Department of Mechanical power engineering, AinShams University,Cairo, Egypt | ||||
| Abstract | ||||
| In the context of increasing the efficiency of alternative energy sources applications, Stirling engines attracted researchers to study the performance since it is an external heat addition engine that can work with renewable heat resources or with waste heat from plants working with fossil fuels with an efficiency equivalent to Carnot efficiency. Additional advantages exist, such as quiet operation and lower emissions than internal combustion engines. The regenerator is an essential part of Stirling engine as it plays a vital role in its operation especially in the two isochoric heat transfer processes representing a heat barrier and transferring heat to the fluid in the first half of the cycle and transferring heat from the fluid in the second half of the cycle. In the last two decades, the development of CFD methods made it possible to study transport phenomena without the need for costly experimental methods and can give more detailed information about the effects of geometrical parameters than the theoretical or analytical methods. The purpose of this study is to develop a model for an alpha type Stirling engine and using the advantage of geometrical representation in CFD models to study the effect of changing regenerator geometry on engine performance. Validation of the model against results in the literature was performed. Results showed that the dimensionless work parameter was 0.011 for the novel geometry while it was 0.065 for the original regenerator, decreasing the engine speed increased the dimensionless work parameter to 0.018, effects of changing apex angle and wall thickness on the dimensionless parameter were investigated. في سياق زيادة کفاءة تطبيقات مصادر الطاقة البديلة, جذبت محرکات ستيرلنج الباحثين لدراسة آداؤه و ذلک لکونه محرک احتراق خارجي يمکنه العمل مع مصادر حرارة قابلة للتجدد أو مصادر حرارة يتم إهدارها في المصانع التي تستخدم الوقود الحفري و بکفاءة تعادل کفاءة محرک کارنو بالإضافة لمميزات أخرى مثل: التشغيل الهادئ و إنبعاثات أقل من محرکات الاحتراق الداخلي. يعد المسترجع جزءا مهما من محرک ستيرلنج و ذلک لدوره الحيوي في تشغيله ، خاصة في عمليتي نقل الحرارة التي تتم في حيز ثابت حيث يمثل حاجزا حراريا ينقل الحرارة إلى المائع في النصف الأول من الدورة و يأخذ حرارة من المائع في النصف الثاني من الدورة. في العقدين الأخيرين تطورت طرق ديناميکا الموائع الحسابية بشکل ملحوظ حيث أصبحت دراسة ظواهر الانتقال ممکنة و بدون الحاجة لطرق تجريبية مکلفة بالإضافة إلى ميزة إعطاء معلومات إضافية عن تأثير الأشکال الهندسية على الأداء أکثر من الطرق التحليلية و النظرية. الهدف من هذه الدراسة هو تطوير نموذج محاکاة لمحرک ستيرلنج و الاستفادة من ديناميکا الموائع الحسابية في معرفة تأثير تغيير شکل المسترجع الحراري على أداء المحرک. تم إختبار التحقق من صحة نتائج النموذج بمقارنة النتائج مع نتائج دراسات سابقة. أظهرت النتائج أن معامل الشغل الذي ليس له بعد کان 0.011 للشکل الهندسي الجديد للمسترجع بينما کان 0.065 للشکل الأصلي للمسترجع ، کما أظهرت أيضا أن تقليل سرعة المحرک يزيد من هذا المعامل إلى 0.018 ، کما تم دراسة تأثير تغيير زاوية المسترجع و سمک المسترجع على المعامل. | ||||
Highlights | ||||
| ||||
| Keywords | ||||
| Stirling Engine; Stirling Engine Regenerator; CFD; Porous media; and Oscillating flow. محرک ستيرلنج ،مسترجع محرک ستيرلنج ، ديناميکا الموائع الحسابية ، الوسائط المسامية ، والسريان الترددي | ||||
| Full Text | ||||
|
| ||||
| References | ||||
|
| ||||
|
Statistics Article View: 224 PDF Download: 325 |
||||
