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碟式太阳能发电系统有很高的发电效率,其中斯特林发动机是将太阳能转化为电能的的核心设备,其光热转换性能决定着整个发电过程的发电效率。然而由于斯特林发动机工作条件严苛,工作温度达最高可达1000K,对斯特林发动机密封件性能是重大考验。在斯特林发动机内部,工质周而复始在膨胀腔,热管、回热器、冷管和压缩腔中往复流动进行换热,工质速度的大小和方向时刻发生变化并且斯特林发动机的运动件较多,所以各组件之间的配合间隙也较多,这就导致了活塞上下两端的热腔和冷腔的内部工质泄漏。工质泄漏会影响斯特林发动机的输出扭矩变化,造成输出功率不恒定。基于此,本文以四缸斜盘双作用斯特林发动机为研究对象,建立了斯特林发动机的三阶节点分析模型,分析了四缸各部分泄漏对主轴输出扭矩的影响。具体研究过程如下:首先,建立了无泄漏斯特林发动机的三阶节点分析模型,分析了无泄漏情况下斯特林发动机四缸内压强、温度等状态变量的分布,以及主轴扭矩特性的分析。结果表明:在膨胀腔和压缩腔中,温度分别在950～1000K和320～400K之间变化,压强都是在10～19MPa之间变化。在无泄漏的条件下,主轴扭矩变化范围250～265N?m。其次,建立了斯特林发动二维数值模型,并对三阶无泄漏的节点分析模型的有效性进行验证,结果表明:(1)在膨胀腔中,压强最大误差在t=0.023s时,相差0.85MPa,误差为5.2%;温度最大误差t=0.02s时,相差25K,误差为3%。(2)在压缩腔中,压强最大误差在t=0.023s时,相差0.85MPa,相对误差为5.2%;温度最大误差t=0.02s时,相差28K,误差为6.5%。尽管三阶分析方法和Fluent计算的结果有一定偏差,但也在合理范围内,说明了三阶无泄漏节点分析法的有效性。最后,在无泄漏的三阶节点分析模型的基础上,建立斯特林发动机工质泄漏与补充模型,分析了活塞泄漏、活塞杆泄漏以及工质补充后主轴扭矩的变化。结果表明:(1)活塞杆和活塞泄漏都会造成输出轴扭矩的波动,扭矩的变化范围分别是247～267N?m和246～268N?m。当同时考虑活塞杆和活塞泄漏,主轴扭矩在247～275N?m之间变化,显然会导致主轴输出扭矩波动。(2)活塞的泄漏面积分别在0cm~2,0.002cm~2,0.004cm~2,0.006cm~2和0.008cm~2下的扭矩比较。随着活塞泄漏面积的增大,扭矩的波动越来越大。活塞泄漏面积为0.008cm~2时,扭矩的波动范围235～270N?m,振幅达到最大值35N?m。(3)加上工质补充之后,扭矩变化范围在247～268N?m,表明工质补充能弥补因泄漏造成的功率损失并减小发动机的振动。