题目：联合循环动力装置热力学理论及关键技术研究

热力循环创新与能量转换利用新机理的研究是新一代能源动力系统发展的主要方向之一。本论文根据总能系统能量梯级利用的原则，采用联合循环法围绕内燃机循环与斯特林循环组成的联合循环动力装置的热力学理论与关键技术开展研究。 结合热力学第一定律和第二定律，用能量分析法和可用能分析法对内燃机工作过程进行了分析计算，并与实验数据作比较，证实了所建模型的有效性，揭示了内燃机能量系统中各种能量与可用能的分配情况。 建立了考虑热阻和热漏的内可逆内燃机循环与斯特林循环联合动力装置的有限时间热力学模型，导出了以压缩比等循环参数表示的联合循环功率和效率表达式，同时由数值计算分析了热漏等循环参数对循环性能的影响以及循环功率与效率间的关系，对联合循环动力装置性能研究具有很强的实际指导作用，扩充了有限时间热力学理论。 推导了联合循环动力装置的熵产率和生态学评价指标表达式，建立了动力装置的热力学评价体系。生态学评价指标对系统的功率和效率实现最佳折衷，符合生态学的长期目标，所得结果对联合循环动力系统的优化设计与合理利用能源都将有理论指导意义。 对联合循环动力装置的斯特林循环进行了初步方案设计，提出了定量判定工质性能好坏的“管内对流换热-流阻损失比例因子F”的概念，推导了F因子表达式，并运用改进的等温分析法对初步设计方案进行了性能模拟，计算了功率、效率及各种能量损失。 提出了以生态学函数为目标的回热器比例优化方法，并对回热器进行了生态学比例优化设计。运用正交试验设计和方差分析方法定量研究了基本设计变量对各种能量损失、功率、效率和生态学目标函数等的影响程度。 根据考虑气体压缩性的多孔介质回热器流动阻力实验结果，确定了准确模拟回热器所需要的渗透率和惯性常数等参数，建立了较为满意的回热器CFD计算模型。 根据内燃机循环和斯特林循环对传动机构的不同要求，提出了集卡当机构和卡当同性异形机构于一体的夹角为 的 型正置曲柄连杆机构作为本课题所采用的传动机构的设想，并利用I-DEAS软件对该传动机构进行了虚拟设计，建立了传动机构的数字化模型。