斯特林发动机类型

放射性同位素热源斯特林发动机系别：新能源与核技术系专业：核工程与核技术专业班级：2012级4班姓名：詹鑫欣学号：201220401416引言随着人们对能源、环境问题的日益关注，斯特林机这一“绿色”发动机越来越受到人们关注。

它具有燃料适应性强、效率高、超低排放与低噪声等特点。

斯特林机在空间、太空以及偏远地区、军事设施等方面已得到成功的运用，以斯特林机为核心的令热电三联供系统已引起了研究者极大兴趣，他将会在分布式能量系统中扮演重要角色。

1861年，英国苏格兰牧师雷博尔特。

斯特林发明了这个热气机，人们为了纪念他故将其命名为斯特林机。

但是当时的技术和材料的局限所以当时的热气机结构庞大、效率不高。

十九世纪中叶以后慢慢被内燃机淘汰，到20世纪基本绝迹。

飞利浦公司开始在1938年开始了现代斯特林机的研究并逐步取得成功。

斯特林机的性能有了大幅度的提升。

同时采用新材料使得加热透的温度可以达到700摄氏度以上，而且传热性能好、密度小、粘度小的氢气或氦气作为工资，使得工质循环压力可达20MPa。

飞利浦公司几经波折后在第二次石油危机后能源供应虽趋平稳，但环境保护问题又引起人们对绿色用能的关注，于是又掀起了研究斯特林发动机的热潮。

美国能源部开始执行汽车热气机（ASE）发展计划。

日本曾于20世纪80年代对斯特林发动机进行了一些基础研究，1982年被纳入由通产省主持的“月光计划”中的大型节能技术开发项目，1987年完成30KW发电用斯特林发动机的研制。

这两项计划的执行及顺利完成，极大地促进斯特林机技术的发展。

随着科学技术和人类需求的发展，我们不断在进行探索，各国都陆续拟定了太空计划、深海计划、军事计划等等。

实现这些计划都有一个必须考虑的问题：能源问题。

而在航空航天、军事应用、海洋学这些领域中对能源的要求又是十分苛刻的。

安全可靠，使用寿命长、清洁低碳、适应环境能力强等等条件。

放射性同位数电机在这这些领域都有良好的的表现。

也是每个国家在这个领域的机密技术。

斯特林发动机发展历史斯特林发动机，又称热气机，是一种外部加热闭式循环活塞式发动机。

它是由英国苏格兰牧师罗伯特•斯特林于1815年发明的。

不过，由于当时缺乏良好的耐热材料以及人们对热气机的性能了解很少，以致机器的效率和功率都很低。

因此，在十九世纪中叶，当高效率的内燃机出现后，斯特林发动机的研制工作就停止了。

近数十年来，随着科学技术和生产现代化的进展，人们又对这种发动机进行了大量的研究工作。

1983年，荷兰菲利普公司率先开始了现代斯特林发动机的研制工作，该公司对斯特林发动机技术做了根本性的改革，使斯特林发动机的效率与功率大幅度提高。

之后美国、日本、瑞典、英国、德国、中国等国家相继参加研制行列。

鉴于许多国家和部门在热气机的理论和实践方面进行了大量工作，1982年在英国的雷丁大学召开了第一届国际斯特林机会议，为斯特林机的发展在国际交流和合作上开创了条件。

斯特林发动机优点斯特林发动机具有诸多优点，譬如因为它采用外部加热，故对燃料要求不高，可用多种燃料，并且同温限条件下，理论热效率与卡诺循环相等，热效率高，又由于它是闭式循环，工质不向外排放，理论工质消耗为零，排气污染少，除此之外还具有噪音低、运转特性好、工作可靠、维修费用低、可以低温差运行等优点。

但同时，斯特林发动机也存在一些问题，导致它至今依然不能达到商品生产的水平。

其主要原因是造价较高，在经济上竞争能力差。

主要表现在加热部件工作环境恶劣，必须用高温耐热合金材料制造，且其制造工艺不能适应大批量生产的要求，所以造价昂贵。

另外，斯特林发动机的工作特性和使用寿命，在很大程度上取决与密封程度的可靠性与耐久性，故密封问题也是当前斯特林发动机所存在的主要问题。

所以，斯塔林发动机的研制方向主要是两方面，其一是寻求热交换器、活塞等高温部件的廉价材料和适应于大批量生产的工艺，其二是进一步完善密封装置和提高其使用寿命。

斯特林发动机应用领域由于斯特林发动机的工作特点和性能，使它的应用面很广，比如做城市热泵系统、农村或边远地区的动力、车辆牵引动力以及船舶或水下动力装置，此外，热气机的另一特殊用途是作为人造心血泵的动力源。

科技成果——自由活塞式斯特林发动机技术开发单位中国电子科技集团公司第二十一研究所技术简介斯特林发动机技术作为世界上热转换效率最高的热机，是目前世界发达国家竞相投巨资重点开发的新兴主导战略产业。

技术开发单位一体化解决了自由活塞式斯特林发电机和斯特林制冷机核心技术及其一系列产品生产工艺问题，成功开发了40W、60W、80W和800W、1000W、1200W以及3000W等系列斯特林发电机和制冷机产品，拥有独立知识产权，具备低成本与规模化量产能力。

主要技术指标1、斯特林发电机主要性能指标结构优化，完整气密式/全密封设计；太阳能热发电效率达29%，综合发电效率最高可达95%的能量转换效率；可适用多种热源发电，180℃电机启动温度；超静音（65db噪音）、低震动、低废热释放。

2、斯特林制冷机主要技术指标机身全密封设计；超静音（60db噪音）、低震动、低废热释放；制冷2分钟达到-50℃，10分钟达到-100℃，20分钟内达到-120℃，真空条件下最低温度可达-233℃；使用氯气为冷却剂。

技术特点热效率高，斯特林发动机的实际有效效率能达到32%-40%，最高可达47%。

排气污染小，和内燃机相比，太太降低了废气中CO、HC 等有害气体的含量。

噪音低，发动机运转比较平稳，噪音比较小。

运转特性好，由于斯特林发动机中最大压力与最小压力之比一般小于2，因此其扭矩比较均匀、运转比较平稳。

超负荷能力强，在超负荷50%的情况下仍然能正常运转，相对于内燃机5%-15%的超负荷能力而言具有更好的运转特性。

结构简单，维修方便，比内燃机少40%的零部件。

技术水平国内领先适用范围高握太阳能应用，太阳能光热发电。

中温太阳能应用，工业蒸汽（替代或部分替代传统工业蒸汽锅炉）、城镇集中供暖工程、社区供暖、太阳能空调集热制冷、稠油热采、烟草、中药材、食品干燥等。

专利状态授权专利多项技术状态小批量生产合作方式计划采取股权投资、风险投资和债权融资等多种途径寻求社会资本投资，合作进行规模化量产、拓展市场，扩大经营。

斯特林发动机斯特林发动机是一种闭循环活塞式热机,闭循环的意思是工作燃气一直保存在气缸内,而开循环则如内燃机和一些蒸气机需要与大气交换气体。

斯特林发动机一般被归为外燃机。

切图以外的菱形驱动器测试配置斯特林发动机的设计：* 粉红-热筒壁* 深灰色-冷筒壁（与冷却进排气管在黄色）* 暗绿色-热绝缘分开的两个汽缸结束* 浅绿色-置换活塞* 深蓝色-功率活塞* 淡蓝色-曲柄连杆和飞轮没有表明：热源和热汇。

在此设计了置换活塞构造没有专门建造的再生。

介绍斯特林发动机在热机中的效率目前是最高的，有时可以达到80%。

In the conversion of heat into mechanical work, the Stirling engine has the potential to achieve the highest efficiency of any heat engine. It can theoretically perform up to the full Carnot efficiency, although not yet in practice. The practical limitations include the non-ideal properties of the working gas, and material properties such as friction, thermal conductivity, tensile strength, creep, rupture strength, and melting point. The Stirling engine can run on any heat source, including chemical, solar, geothermal and nuclear. There are many possible implementations of the Stirling engine. Most fall into the category of reciprocating piston engine.In contrast to internal combustion engines, Stirling engines have the potential to use renewable heat sources more easily, to be quieter, and to be more reliable with lower maintenance. They are preferred for applications that value these unique advantages, particularly if the the cost per unit energy generated ($/kWh) is more important than the capital cost per unit power ($/kW). On this basis, Stirling engines are cost competitive up to about 100 kW.[3]Compared to an internal combustion engine of the same power rating, Stirling engines currently have a higher capital cost and are usually larger and heavier. Their lower maintenance requirements make the overall energy cost comparable. The thermal efficiency is also comparable (for small engines), ranging from 15%-30%.[3]For applications such as micro-CHP, a Stirling engine is often preferable to an internal combustion engine. Other applications include water pumping, space-based astronautics, and electrical generation from plentiful energy sources that are incompatible with the internal combustion engine, such as solar energy, and biomass such as agricultural waste and other waste such as domestic refuse. Stirlings have also been used as a marine engine in Swedish Gotland class submarines. [4]However Stirlings are generally not price-competitive as an automobile engine, due to high cost per unit power, low power density and high material costs.In recent years, the advantages of Stirling engines have become increasingly significant, given the rise in liquid fuel prices and concerns such as peak oil and climate change. Stirling engines address these issues by being very compatible with all renewable energy and fuel sources. These growing interests in Stirling technology have fostered the ongoing research and development of Stirling devices, and R&D breakthroughs have in turn increased interest in the technology.If supplied with mechanical power, Stirlings can function in reverse as a heat pump for heating or cooling. Experiments have been performed using wind power driving a Stirling cycle heat pump for domestic heating and air conditioning. In the late 1930s, the Philips Corporation of the Netherlands successfully utilized the Stirling cycle in cryogenic applications.[5]Basic analysis is based on the closed-form Schmidt analysis{google翻译:}斯特林发动机是一个封闭的循环蓄热式发动机，气体工质。

易拉罐制作斯特林发动机斯特林发动机大致分为四类，α，β，γ，和自由活塞四种，今天要做的是γ型。

具体工作方式可以在网上自己查一下。

α型β型γ型自由活塞材料准备：工具准备：零件制作：1.支架制作：1.1在易拉罐的侧面开一个大孔1.2在上端两侧各开一个小孔，孔径根据铁丝直径确定。

1.3在下端中心点开一个小孔，孔径略大于钢丝直径。

1.4在下端小孔侧面开一个孔，孔径根据笔筒而定。

1.5再在侧面开一个孔，保证带气管可以穿出。

2.活塞缸制作：2.1将易拉罐上部剪掉，剪口尽量平滑，保证密封3.曲轴制作：3.1如图折弯铁丝，两个折弯之间的夹角为90°。

4.曲柄制作：4.1曲柄根据两端的两个孔刚好能穿过铁丝为最佳，在曲柄中间制作一个闪电形折弯方便装配时调整曲柄长度。

5.导气管制作：5.1用火烤一下根据开孔情况折弯成一个Z字形。

6.冷却活塞缸制作：6.1在瓶盖下方钻一个孔，孔径、位置根据笔筒而定。

7.换气活塞制作：7.1将气球嘴剪掉在顶端打个孔，用螺丝和垫片加紧，同时将换气活塞曲柄加紧。

注意垫片尺寸小于饮料瓶盖尺寸。

8.飞轮制作：8.1将螺柱均匀安装在面包板上，光盘的话可以省略。

然后再中间打一个孔可以刚好穿过铁丝。

9.活塞杆的制作：9.1将铁丝这完成一个L形。

插入易拉罐后基本与易拉罐平齐，或者略高于易拉罐。

10.挡片制作：10.1剪两个圆形贴片，在中心打孔，孔径却大于铁丝直径。

垫片外径小于易拉罐直径。

11.活塞制作：11.1将钢丝棉卷成一个圈，尽量紧密适中，外径略大于易拉罐直径。

宽度=易拉罐内孔深度—10mm—10mm。

12.挡圈制作：12.1将油笔芯剪成2mm长小段。

组装零件：1.支架组装1.1用AB胶粘接导气管、瓶盖。

1.2将曲轴转过支架上端小孔，同时将曲柄及垫片穿过，将曲柄调整到正确位置。

1.3将飞轮用AB胶粘在曲轴上1.4将垫片用AB胶水粘在活塞杆上，钢丝棉放在两垫片之间。

1.5将活塞杆穿过支架下端小孔，与曲轴连接，然后放入活塞缸，将气球套在瓶盖上。

斯特林发动机摘要斯特林发动机不仅理论热效率高，等于卡诺循环效率，而且作为外燃机其排放特性非常好，所以近三十年来一直是研究的热点。

本文主要写了斯特林发动机的循环过程分析、优缺点、应用等。

关键词：斯特林发动机，斯特林循环，机械效率一、斯特林机简介这种发动机是伦敦的牧师罗巴特•斯特林（Robert Stirling ）于1816年发明的，所以命名为“斯特林发动机”（Stirling engine ）。

斯特林发动机是独特的热机，因为他们理论上的效率几乎等于理论最大效率，即卡诺循环效率。

斯特林发动机是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。

斯特林机可用氢、氮、氦或空气等作为工质，按斯特林循环工作。

在热气机封闭的气缸内充有一定容积的工质，气缸一端为热腔，另一端为冷腔。

工质在低温冷腔中压缩，然后流到高温热腔中迅速加热，膨胀作功。

燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧，通过加热器传给工质，工质不直接参与燃烧，也不更换。

二、斯特林机的循环过程热力循环可以分为定温压缩过程、定容回热过程、定温膨胀过程、定容储热过程四个过程。

斯特林循环可以分为4个过程：① ② ③ ④①a→b 定容回热过程:动力活塞停留在它的上止点附近,配气活塞上行，迫使冷腔内的工质经回热器流入配气活塞上方的热腔，低温工质流经回热器时吸收热量，使温度升高。

②b→c定温膨胀过程：配气活塞继续上行，工质经加热器加热，在热腔中膨胀，推动动力活塞向下并对外作功。

③c→d定容储热过程：动力活塞保持在下止点附近，配气活塞下行，工质从热腔经回热器返回冷腔，回热器吸收工质的热量，工质温度下降至冷腔温度。

④d→a定温压缩过程:配气活塞停留在下止点附近，动力活塞从它的下止点向上压缩工质，工质流经冷却器时将压缩产生的热量散掉，当动力活塞到达它的上止点时压缩过程结束。

斯特林循环与卡诺循环比较，前者由两个等温过程和两个等体积过程所构成，而后者係由两个等温过程和两个绝热过程所构成。

换言之，斯特林引擎循环以两个等体积的吸热与排热过程，取代卡诺循环的两个绝热过程。

斯特林太阳能发电机25KW太阳能斯特林发动机1816年，苏格兰牧师罗伯特•斯特林（RobertStirling）发明了一种独特的外燃热机。

这是一种外燃的闭式循环往复活塞式热气机，有别于依靠燃料在发动机内部燃烧获得动力的内燃机。

此种热气机被称为斯特林发动机。

时隔近200年后的今天，伴随太阳能发电技术的开发，这种斯特林机正在被应用在太阳能光热发电领域。

记者日前获悉大连星火新能源发展有限公司研发成功25KW太阳能斯特林发动机，就此采访了该公司总经理王振声。

中国储能网：请简单介绍一下斯特林发动机的特点和当前的应用范围？王振声：斯特林发动机也称外燃机，它的发明距今已有近200年时间，和蒸汽机的历史差不多，它的特点首先是燃烧连续，由于工质不燃烧，因此没有内燃机的爆震现象，噪音低；其次可以使用任何燃料，其燃烧室在外，燃烧的过程与工质无关，适用于各种热源，对燃烧方式无特殊要求，体积小、重量轻、噪音低、寿命长、维护方便、燃烧效率高。

这种热气机目前在世界上应用于军事领域较多，特别是在潜艇上的应用十分广泛。

中国储能网：太阳能斯特林发动机的工作原理是怎样的?王振声：太阳能斯特林发电系统通过太阳能聚焦装置收集太阳光，再反射到系统的集热器上，巨大的热量加热斯特林发动机中的惰性气体（一般是氦气），气体受热膨胀推动活塞运动，从而带动发电机发电。

中国储能网：相对目前太阳能发电领域主流的太阳能发电技术，斯特林发动机应用于太阳能热发电领域的优势在哪里？王振声：光伏方面，无论是单晶硅、多晶硅或薄膜电池技术应用在光伏发电上的光电转化效率一般都在8%—15%左右，而且其转化效率衰减快，一般3—5年就衰减5—8%。

而且目前应用较广的多晶硅太阳能发电技术，其多晶硅生产过程本身就是一个高污染、高排放、高耗能的过程，生产能耗需要3—5年才能回收；光热方面，目前应用较多的太阳能槽式、塔式光热发电的光电转化率也只有9%和11%。

相比之下，碟式太阳能斯特林光热发电的光电转化率高达33%。

斯特林发动机是一种闭循环活塞式热机。

闭循环的意思是工作燃气一直保存在气缸内，而开循环则如内燃机和一些蒸汽机需要与大气交换气体。

斯特林发动机一般被归为外燃机。

这种发动机是伦敦的牧师罗巴特斯特林（Robert Stirling）于1816年发明的，所以命名为“斯特林发动机”（Stirling engine）。

斯特林发动机是独特的热机，因为他们理论上的效率几乎等于理论最大效率，称为卡诺循环效率。

斯特林发动机是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。

这是一种外燃发动机，使燃料连续地燃烧，蒸发的膨胀氢气（或氦）作为动力气体使活塞运动，膨胀气体在冷气室冷却，反复地进行这样的循环过程热气机工作原理热气机是一种外燃的、闭式循环往复活塞式热力发动机。

热气机可用氢、氮、氦或空气等作为工质，按斯特林循环工作。

在热气机封闭的气缸内充有一定容积的工质。

气缸一端为热腔，另一端为冷腔。

工质在低温冷腔中压缩，然后流到高温热腔中迅速加热，膨胀作功燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧，通过加热器传给工质，工质不直接参与燃烧，也不更换。

已设计制造的热气机有多种结构，可利用各种能源，已在航天、陆上、水上和水下等各个领域进行应用。

试验热气机的功率传递机构分为曲柄连杆传动、菱形传动、斜盘或摆盘传动、液压传动和自由活塞传动等。

按缸内循环的组成形式分，热气机主要有配气活塞式和双作用式两类。

在一个气缸内有两个活塞作规律的相对运动，冷腔与热腔之间用冷却器、回热器和加热器连接，配气活塞推动工质在冷热腔之间往返流动。

热力循环可以分为定温压缩过程、定容回热过程、定温膨胀过程、定容储热过程四个过程。

碟式太阳热发电技术是利用抛物面碟式聚光器将太阳光汇聚，通过吸热器将汇聚的太阳能吸收并传输给热机，热机将太阳热转化为机械能，再经过发电机将机械能转化为电能。

热机采用斯特林发动机。

斯特林发动机能量转换率可达到42% ，无噪声污染，冷却水消耗少，对周围环境无任何影响。

碟式斯特林太阳热发电技术是当今太阳能热发电领域的热点目前，世界上成为发展主流的是碟式-斯特林（Stirling）系统。

斯特林发动机Stirlingengine斯特林发动机 Stirling engine2008年04月08日星期二上午 08:30斯特林发动机是活塞式热气发动机，在外部加热密封气室，里面的气体（氢气或氦气）膨胀推动活塞做功，膨胀后的气体在冷气室冷却，然后进入下一个流程。

同样只要有一定值的温度差存在，都可以形成斯特林发动机。

•史特灵引擎的历史沿革–史特灵引擎的热能转动能原始概念创始于西元1600年代.–西元1816年，苏格兰的Robert Stirling史特灵先生修改其设计与理论基础并将其最佳化。

–经过史特灵先生强化修正后，热能转动能设计技术统称为史特灵引擎。

–现行许多热能转动能的设计与能源替代方案都从史特灵引擎转换而来。

•史特灵引擎的理论基础–史特灵引擎的基本空气运作循环流程为：加热、扩张、冷却、压缩。

–此理论之动能运作原理为空气上下循环达成热交换产生推动力量。

–此热交换之运行为活塞内部空气对流动作与外部热源转换，例如晶片组或是处理器的热源接触活塞底部导热。

–将热能转换成空气膨胀之压力变成动能推力，空气上升并向上推动活塞。

–热空气至上端后受到上端散热冷却提高密度，将活塞下压且空气下降至底部原处。

–此为”加热、扩张、冷却、压缩”整个循环的过程。

•史特灵引擎的应用层面–目前史特灵引擎技术仍旧应用于某些潜水艇或是推动玩具例如飞机等。

–由于能源逐渐减少，现今进化的史特灵引擎有机会成为极佳的替代方案。

–基本应用模式为热动能推力转换套件以及小型热动能发电机等用途。

•史特灵引擎的独特优势–最大热动能转换效率超过70%以上，绝佳的太阳能转换效率为20~30%。

–采用较小体积的设计达成能量转换目的，比太阳能的总体积更小更方便。

–较低的建构成本与方便的能量来源(热能)，且可连续不断的长时间工作。

维基！：Stirling engine。

斯特林发电机标准
斯特林发动机是一种外燃的、闭式循环往复活塞式热力发动机，由英国物理学家罗巴特·斯特林于1816年发明，因此又被称为斯特林发动机。

其工作原理是通过气缸内工作介质（氢气或氦气）经过冷却、压缩、吸热、膨胀为一个周期的循环来输出动力。

斯特林发动机的标准可能因应用领域和具体型号而有所不同，其标准主要包括以下几个方面：
1、效率：斯特林发动机的效率是衡量其性能的重要指标，通常以有效效率或等效效率来表示。

根据斯特林发动机的特点，其效率一般介于汽油机与柴油机之间。

2、输出功率：斯特林发动机的输出功率是其性能的另一个重要指标，通常以千瓦（kW）或马力（hp）为单位表示。

根据应用领域的不同，斯特林发动机的输出功率范围可以从几百瓦到几千千瓦不等。

3、尺寸和重量：斯特林发动机的尺寸和重量也是其标准之一，通常以长、宽、高和重量来表示。

由于斯特林发动机是一种较为紧凑的热力发动机，其尺寸和重量相对较小。

4、工作介质：斯特林发动机的工作介质是氢气或氦气，因此其标准还涉及到工作介质的纯度、压力、温度等参数。

5、运行平稳性：斯特林发动机的平稳运行是保证其性能和寿命的重要因素，因此其标准还包括运行平稳性的要求。

总之，斯特林发动机的标准可能因应用领域和具体型号而有所不
同，但总体上需要满足高效、紧凑、可靠、安全等方面的要求。

斯特林发动机简介许【期刊名称】《能源与环境》【年(卷),期】1994(000)001【摘要】一、基本特点和应用范围斯特林发动机属于外燃式往复发动机。

它与内燃机的区别在于对封入内部的气体从外部进行加热和冷却,从而推动活塞往复做功,由于这一区别,它具有以下优点: 1、燃料多样化:由于是外燃机,可使用多种燃料,从煤炭、薪柴、余热到太阳能等均可利用。

2、高效率:由于在加热器和冷却器中间没有蓄热式换热器,从理论上可接近卡诺循环。

3、低污染:由于没有阀门,内部的压力变化平稳,噪音和振动小;且由于连续燃烧易实现自动控制,燃烧完全,排烟污染较小。

4、属于低速扭矩,扭矩变动特性较好。

斯特林发动机通过采用不同的活塞形式、汽缸组数和不同的驱动机构(曲轴、回转斜板等)可组合成数十种发动机型式,广泛做为各种机械的动力源。

大的如潜艇、汽车发动机、叉式起重机、压路机和农机用发动机,小的如移动机器人、驱动热泵和心脏起膊器等。

二、斯特林发动机的开发概况 1816年由苏格兰牧师雷伯尔特·斯特林发明,又称“热空气发动机”,当时已生产出数千台。

后由于蒸汽机和内燃机的出现而被冷落,到二十世纪初已基本消失。

之后,在很长的一段时期内,不少国家仍断断续续进行开发研究。

进入八十年代以来,第二次石油危机又引起各国对斯特林发动机的关心。

从环保和能源角度出发,各国又竞相进行斯特【总页数】4页(P47-50)【作者】许【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TK40【相关文献】1.斯特林发动机简介 [J], 郭廷杰2.新世纪的发动机——没有运动件的发动机热声斯特林发动机简介 [J], 钱达仁3.斯特林发动机简介 [J], 马卫4.斯特林发动机技术特点及应用研究 [J], 伍赛特5.试析斯特林原理发动机在创新实验中的应用 [J], 张甜因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

自由活塞斯特林发动机动力学特性研究的开题报告一、研究背景与目的随着能源危机的严峻，人们对环保新能源的需求也日益增加。

作为一种高效、低污染、可再生的新型发动机，斯特林发动机因其操作简单、噪音低、振动小等优点而备受关注。

自由活塞斯特林发动机作为斯特林发动机的一种新型类型，其实现了减小体积、提高功率密度和轻质化的目标，是斯特林发动机的发展方向之一。

然而，与传统的斯特林发动机相比，自由活塞斯特林发动机的动力学特性更为复杂，需要深入研究和分析。

因此，本研究旨在对自由活塞斯特林发动机的动力学特性进行研究，探究其运转过程中的动力学行为与性能特点，为其应用于实际工程中提供理论基础。

二、研究内容和重点本研究的主要内容包括以下几个方面：1.自由活塞斯特林发动机的基本原理和结构特点，包括工作过程、热力学循环、活塞组件、燃烧室等。

2.自由活塞斯特林发动机的数学模型建立与仿真，包括功率输出、压力、温度、速度等关键参数的计算。

3.自由活塞斯特林发动机的动力学特性分析，包括动力学方程的推导、自由活塞的振动特性、运动规律等。

4.自由活塞斯特林发动机的性能实验与评估，包括实际测试数据的收集和分析，以及对发动机性能的评估与改进。

本研究的重点是自由活塞斯特林发动机的动力学特性分析和性能评估，旨在揭示其实现高效、可靠、稳定运行的关键技术和方法。

三、研究方法和步骤本研究采用理论分析、数学模拟仿真、实验测试等多种研究方法，具体步骤如下：1.研究文献阅读和资料收集，对自由活塞斯特林发动机的基本原理、热力学循环、动力学特性等进行深入了解。

2.根据摩擦、密封等因素建立自由活塞斯特林发动机的数学模型，并进行仿真计算，得到关键参数的数值结果。

3.基于数学模型，推导自由活塞斯特林发动机的运动规律和振动特性，并进行数值模拟验证。

4.设计实验方案进行实际测试，收集发动机运行数据，对性能指标进行量化评估。

5.综合分析实验和仿真结果，提出自由活塞斯特林发动机的优化设计和性能提升策略。