موتور استرلینگ نوع گاما دارای یک سیلندر با پیستون قدرت و یک سیلندر با پیستون جابجایی است. سیال عامل در موتور استرلینگ، در هر سیکل بین محفظه انبساط و محفظه تراکم در نوسان است. درنتیجه خصوصیات جریان مثل فشار، سرعت و انتقال حرارت تابع زمان بوده و به‌صورت سینوسی تغییر می‌کنند؛ لذا طراحی مبدل حرارتی در موتور استرلینگ تابع قوانین متداول طراحی نیست و لازم است تحلیل‌های عددی برای بررسی رفتار سیال با توجه به ماهیت نوسانی جریان انجام شود؛ لذا تحلیل عددی جریان در مبدل جهت طراحی و تحلیل موتور از الزامات این تحقیق هستند.

یکی از چالش‌های مهم در طراحی و ساخت موتور استرلینگ، بازیاب حرارتی است که قلب موتور نامیده می‌شود. بازیاب، محیطی متخلخل با جرم حرارتی بالا است. عملکرد بازیاب حرارتی به این صورت است که زمانی که سیال عامل از قسمت گرم به قسمت سرد جابجا می­شود، انرژی را در خود ذخیره می­کند و در زمان برگشت سیال، انرژی ذخیره شده در آن را باز پس می­گیرد و گرم می­شود. مواد به‌کاررفته در بازیاب‌ها می‌توانند براده فلزاتی از قبیل فولاد ضد‌زنگ، مس و گلوله‌های توپی بسیار کوچک از جنس سرامیک یا فولاد باشند. طراحی و انتخاب جنس بازیاب با توجه به ماهیت نوسانی جریان در فرکانس‌های کاری متفاوت موتور، از ظرافت و پیچیدگی خاصی برخوردار است که رابطه مستقیم با راندمان موتور خواهد داشت.

انتخاب آلیاژ مناسب و تلرانس‌های ساخت از پیچیدگی‌های دیگر طراحی موتور استرلینگ هستند که در این پروژه باید مدنظر قرار گیرند. همچنین توسعه موتور با کاربری در سامانه CCHP از برنامه‌های آتی شتاب‌دهنده است که لازم است مجری در طراحی موتور مدنظر قرار دهد.

به‌طورکلی طراحی، ساخت و آزمون موتور استرلینگ نوع گاما با توان بالای 500 وات مدنظر این تحقیق است. به‌همین‌منظور، تحلیل عددی جریان در مبدل‌های حرارتی گرم­کن و خنک­کن، جهت طراحی و ارزیابی موتور الزامی است. آنالیز حرارتی موتور باید به طور دقیق انجام شود و نقاط بهینه کاری موتور برای سیال عامل بررسی،آزمون و گزارش شوند.