斯特林循环分析模型在斯特林发动机的设计、优化方面起着重要的作用,传统的无压力梯度振荡流分析模型无法将振荡流的流动、换热特性以及损失机制耦合到循环内部过程中,导致其无法分析斯特林发动机的内部循环特性、损失影响机理,从而使得系统的设计和优化受限。针对上述问题,本文展开以下研究工作:发展建立了基于振荡流压力梯度、换热特性以及耦合能量损失机制的改进型多节点准稳态斯特林循环分析模型。对内部工质气体和回热器丝网建立基本的质量、能量和动量守恒的微分方程组,针对动量方程做准稳态假设,并考虑振荡流的流动压降特性。针对能量方程,考虑振荡流的换热特性,在压缩腔和膨胀腔处耦合基本的能量损失方程。运用本文模型分析并验证了GPU-3斯特林发动机的基本运行特性、损失变化情况,并揭示了循环流动内部的换热特性。利用本模型对GPU-3的发动机的特定工况和变工况分析,在标况下氦气工质功率预测误差为9.6%,效率预测误差为6.3%;在变工况下氦气和氢气的功率预测的平均误差分别为15.0%和10.4%,效率预测的平均误差为3.8%和6.7%。分析了变转速时的损失变化情况,指出泄漏、穿梭、泵气和流阻损失为主要损失,平均占比达到73.2%。提出了斯特林循环特征指标并与Sage模型进行横向比较,基于指标阐释了能量损失机理及其对循环特性的影响规律。建立了体积极值点斜率比、面积交并比和压比等反映斯特林内部循环特性的特征指标,并基于百瓦级β型斯特林发动机的实验测试数据(氦气,440~1396 r/min,1.73~2.85 MPa)对本模型和Sage模型进行了横向的指标比较。与Sage模型对比结果表明,本模型面积交并比在变转速下提高了8.8%,变压强下提高10.1%。并利用特征指标对主要损失影响机理进行探究,结果表明流阻损失导致膨胀腔的p-V图变‘瘦’,附加间隙损失导致膨胀腔p-V图变‘瘦’而压缩腔的p-V图变‘胖’,泄漏损失导致压缩腔内的p-V图变‘胖’。