Стирлинг-двигатели — перспективные машины, способные работать на любом топливе и выдавать высокий КПД. Их даже рассматривают для космических реакторов. Но есть проблема: теоретические расчеты часто расходятся с реальной работой двигателя. Ученые усовершенствовали классическую модель, добавив в нее учет потерь — от утечек газа до трения в регенераторе. Теперь программа точнее предсказывает, как двигатель поведет себя в реальных условиях.

Регенератор — ключевой элемент стирлинг-двигателя, металлическая губка или сетка, которая временно забирает тепло у рабочего газа, а потом отдает его обратно, повышая КПД.

Результаты опубликованы в издании Nuclear Science and Techniques.

Модель проверили на данных двух известных двигателей — GPU-3 и RE-1000.

Теперь мы видим, как параметры вроде пористости регенератора или типа рабочего газа влияют на мощность и КПД, — говорит профессор Фэн. — Это важно для компактных энергосистем, особенно в космосе.

Следующий шаг — изучить, как двигатель ведет себя при запуске и резких изменениях нагрузки.

Нам нужно понять, как тепловой баланс реактора влияет на стабильность работы, особенно в невесомости, — добавляет Фэн.

Польза исследования

• Для космоса: точные модели помогут создать надежные двигатели для ядерных реакторов на спутниках и станциях.
• Для энергетики: оптимизация снизит стоимость стирлинг-технологий для малой энергетики.
• Для науки: метод можно адаптировать для других циклов, например, Эрикссона.

Модель учитывает много факторов, но все равно опирается на данные двух двигателей. Для универсальности нужно тестирование на более разнообразных конструкциях, включая микро-стирлинги и высокотемпературные версии.

Ранее стало известно, что в России начнут серийно выпускать двигатели для малых космических аппаратов.