Research Information System
International Congress of Academic Research, 7 - 09 December 2020, pp.402-411
Bu
çalışmada, krank ve Scotch-yoke mekanizmalarının bir gamma tipi Stirling
motorunun termodinamik performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Çalışma
gazı olarak helyum gazı kullanılmıştır. Motorun termodinamik modeli, üçüncü
dereceden bir termodinamik yöntem olan nodal analizi yaklaşımı ile
oluşturulmuştur. Nodal analiz, çalışma alanını sonlu tek boyutlu kontrol
hacimlerinden oluşan bir ağa ayırarak gerçekleştirilmektedir. Motorun çalışma
hacmi 16 nodal hacme bölünmüştür. Aerodinamik sürtünmeden kaynaklanan basınç
düşüşleri ihmal edilmiş olup gaz basıncı ideal gaz denklemi ile hesaplanmıştır.
Kütlenin ve enerjinin korunumu denklemleri her bir nodal hacim sağlanmıştır.
Motorun sıcak uç ve soğuk uç sıcaklıklarının sırası ile 850 K ve 350 K ‘olarak
kullanılmıştır. Rejeneratör nodal hacimlerinin duvar sıcaklıkları, motorun
sıcak ve soğuk uç sıcaklıkları arasında doğrusal olacak şekilde düzenlenmiş
olup zamanla değişmediği kabul edilmiştir. Nodal hacimlerdeki anlık gaz
sıcaklıkları, kararsız açık sistemler için verilen termodinamiğin birinci
yasası ile hesaplanmıştır. Motorun simülasyonu için Fortran'da bir bilgisayar
programı yazılmış olup denklemler, açık bir sonlu fark yöntemi kullanılarak
sayısal olarak çözülmüştür. Simulasyonlar sonucunda Scotch-yoke mekanizmasının
krank mekanizmasına kıyasla motor indike gücünde %8’e ve termik verimde %20’ye
kadar artış sağladığı belirlenmiştir.