3.1　斯特林发动机整机物理模型

对于斯特林发动机整机物理模型的描述，俄亥俄大学机械学院曾用图3-1进行描述。他们采用的是理想等温模型。

斯特林发动机主要由5个部件组成，其中与外界环境的换热主要发生在冷却器和加热器中。为了对发动机的模型进行准确分析，须对每个核心部件进行建模，将能量传递以数学方程式来表示，即建立相应的数学模型。

从热力学的角度来说，发动机核心部件中的任意部分均可用图3-2中的开口系统来分析。

由于将部件看成开口系统，因此其能量方程可表示为

由于工质为理想气体，因此有

图3-1　斯特林发动机的物理模型

图3-2　各部件的热力学分析图

式中:cp为气体的定压比热容；cv为气体的定容比热容。

将式（3-2）代入式（3-1）中，得

在等温模型中，加热器和冷却器中发生的是等温过程，因此式（3-3）可简化为

对于理想气体，有

因此式（3-4）可进一步变形为