Numerical analysis of transport phenomena in a stirling regenerator

Other Title(s)

التحليل العددي لظواهر الانتقال داخل مسترجع حراري

Joint Authors

Amin, Muhammad
Husayn, Ahmad E.
Abu al-Suud, Walid
Kamal, Mahmud M.

Source

Journal of al Azhar University : Engineering Sector

Issue

Vol. 15, Issue 56 (31 Jul. 2020), pp.763-775, 13 p.

Publisher

al-Azhar University Faculty of Engineering

Publication Date

2020-07-31

Country of Publication

Egypt

No. of Pages

13

Main Subjects

Mechanical Engineering

Topics

Abstract AR

في سياق زيادة كفاءة تطبيقات مصادر الطاقة البديلة، جذبت محركات ستيرلنج الباحثين لدراسة آداؤه و ذلك لكونه محرك احتراق خارجي يمكنه العمل مع مصادر حرارة قابلة للتجدد أو مصادر حرارة يتم إهدارها في المصانع التي تستخدم الوقود الحفري و بكفاءة تعادل كفاءة محرك كارنو بالإضافة لمميزات أخرى مثل: التشغيل الهادئ و إنبعاثات أقل من محركات الاحتراق الداخلي.

يعد المسترجع جزءا مهما من محرك ستيرلنج و ذلك 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 ديناميكا الموائع الحسابية بشكل ملحوظ حيث أصبحت دراسة ظواهر الانتقال ممكنة و بدون الحاجة لطرق تجريبية مكلفة بالإضافة إلى ميزة إعطاء معلومات إضافية عن تأثير الأشكال الهندسية على الأداء أكثر من الطرق التحليلية و النظرية.

الهدف من هذه الدراسة هو تطوير نموذج محاكاة لمحرك ستيرلنج و الاستفادة من ديناميكا الموائع الحسابية في معرفة تأثير تغيير شكل المسترجع الحراري على أداء المحرك.

تم إختبار التحقق من صحة نتائج النموذج بمقارنة النتائج مع نتائج دراسات سابقة.

أظهرت النتائج أن معامل الشغل الذي ليس له بعد كان 0.011 للشكل الهندسي الجديد للمسترجع بينما كان 0.065 للشكل الأصلي للمسترجع كما أظهرت أيضا أن تقليل سرعة المحرك يزيد من هذا المعامل إلى 0.018 كما تم دراسة تأثير تغيير زاوية المسترجع و سمك المسترجع على المعامل.

Abstract EN

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.



American Psychological Association (APA)

Amin, Muhammad& Abu al-Suud, Walid& Husayn, Ahmad E.& Kamal, Mahmud M.. 2020. Numerical analysis of transport phenomena in a stirling regenerator. Journal of al Azhar University : Engineering Sector،Vol. 15, no. 56, pp.763-775.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1009693

Modern Language Association (MLA)

Amin, Muhammad…[et al.]. Numerical analysis of transport phenomena in a stirling regenerator. Journal of al Azhar University : Engineering Sector Vol. 15, no. 56 (Jul. 2020), pp.763-775.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1009693

American Medical Association (AMA)

Amin, Muhammad& Abu al-Suud, Walid& Husayn, Ahmad E.& Kamal, Mahmud M.. Numerical analysis of transport phenomena in a stirling regenerator. Journal of al Azhar University : Engineering Sector. 2020. Vol. 15, no. 56, pp.763-775.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-1009693

Data Type

Journal Articles

Language

English

Notes

-

Record ID

BIM-1009693