NUMERICAL SIMULATION OF A ROTARY STIRLING ENGINE

• Main Author: CARLO CESAR DRUMOND
• Other Authors: JOSE ALBERTO DOS REIS PARISE
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 2017
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=30089@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=30089@2

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO === COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR === PROGRAMA DE EXCELENCIA ACADEMICA === O presente trabalho estuda um motor de deslocamento positivo Stirling rotativo. Dois modelos de simulação para este motor Stirling rotativo são desenvolvidos. O primeiro modelo utiliza o método isotérmico, mediante o qual a câmara de expansão/compressão do motor está à mesma temperatura do reservatório térmico com que troca calor. O segundo modelo utiliza o método de volumes de controle, no qual o motor é dividido em cinco volumes de controle: as câmaras de expansão e compressão, o aquecedor, o resfriador e o compartimento rotativo. Para cada volume de controle aplicam-se as equações de conservação de massa e energia e de equações de estado do gás. O sistema de equações diferenciais ordinárias resultantes do segundo modelo, é integrado, permitindo obter-se a variação no ângulo do eixo para todas as variáveis termodinâmicas do motor (pressão, temperatura, etc.). Dadas as condições de operação e a geometria do motor rotativo em estudo, os modelos preveem resultados globais e transientes ângulo a ângulo. Os resultados dos modelos são confrontados com resultados teóricos disponíveis na literatura. === The present work studies a positive displacement rotary Stirling engine. Two simulation models for this rotary Stirling engine are developed. The first model applies the isothermal method, in which the gas at the engine expansion / compression chamber has the same temperatures of the thermal reservoir. The second model uses the control volume method, in which the engine is divided into five control volumes: the expansion and compression chambers, the heater, the chiller and the rotary chamber. For each control volume the equations of conservation of mass and energy and the equation of state, are applied. The system of ordinary differential equations resulting from the second model is integrated allowing to obtain the variation in the axis angle for all thermodynamic variables of the motor (pressure, temperature, etc.). Given the operating conditions and geometry of the rotating motor under study, the models provide global and transient results from angle to angle. Results from two models are confronted with theoretical results available in the literature.