高频微型驻波热声制冷机基础问题研究

发布时间：2017-05-01 15:11

  本文关键词：高频微型驻波热声制冷机基础问题研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：低温制冷中,很大程度要依靠机械压缩机。因此,寿命、可靠性等受到很大的影响。热声制冷是一项新技术，具有无运动部件、没有磨损、可靠性高等优点，有很大的应用前景。 论文描述热声制冷机相关背景及驻波热声制冷机发展状况。热声效应涉及流体力学、热力学、声学等基础知识。介绍了热声效应相关理论及实现过程，对板叠内部传热做了描述，能够对驻波热声制冷机有一个系统认知。 课题引入锥管，对不同斜度锥管进行分析，随着斜度增大末端压力先增大后减小，存在相对合适斜度，模型取斜度为600。当驱动频率和设计频率接近或者一致时，会出现共振现象，此时压力最大，制冷效率提高。对零部件谐振管及板叠进行设计。为了研究板叠制冷特性，在谐振管中放置一块固体板叠，板叠左右两侧靠近端部地方设置监测点，沿着板叠方向出现一定的温度梯度。比较不同压力下，板叠两端温度变化，压力提升，温差变大。 首先对设计模型用FLUENT模拟声压和声速，开口端施加周期性余弦压力，得到结果和经典理论相吻合。谐振管中放入单块板叠，分析温差特性，随着压力增大，板叠两端温差增大。整个驻波热声制冷机引入板叠和换热器，采用多孔介质来模拟冷热端换热器，观测沿轴线方向温度变化。取板叠间隙中的一点进行监测，，观测温度随时间变化关系，在板叠间隙中取六个对称监测点，中间温度变化幅度大，两端温度变化幅度小，分析板叠间隙中介质的流动特性。压比增大或者平均压力升高都会提高制冷效率。 最后对论文做了总结，引入锥管加强声压，并对热声制冷机相关特性进行了数值模拟，也指出了论文的不足。
【关键词】：热声制冷 谐振管 板叠
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB651
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 热声效应的发现10-14
• 1.2.1 热声技术的应用10-11
• 1.2.2 热声理论的发展11-13
• 1.2.3 驻波热声制冷机发展13-14
• 1.3 高频微型化制冷机发展14-15
• 1.4 有限元法简介及FLUENT软件介绍15-17
• 1.5 本文主要内容概要17
• 1.6 本文拟研究的主要问题17-19
• 2 热声学理论19-26
• 2.1 热声学理论基础19-23
• 2.1.1 热声学的热力学基础19-21
• 2.1.2 热声学的流体力学基础21-22
• 2.1.3 理想气体参数22
• 2.1.4 声学基础22-23
• 2.2 热声效应理论发展23-25
• 2.2.1 肖家华的一般声场理论23
• 2.2.2 交变流动理论23-24
• 2.2.3 郭方中的热声网络模型24
• 2.2.4 定常流动理论24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 3 驻波热声制冷机原理及相关设计准则26-34
• 3.1 热声制冷机原理及工作过程分析26-27
• 3.2 热声制冷机零部件设计27-32
• 3.2.1 声驱动器27-29
• 3.2.2 谐振管29-30
• 3.2.3 换热器30
• 3.2.4 板叠30-32
• 3.3 运行参数选择32-33
• 3.3.1 气体工质的选择32
• 3.3.2 平均压力的选择32
• 3.3.3 压比的选择32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 4 热声制冷机模型设计34-40
• 4.1 锥管动压幅值放大分析34-37
• 4.2 谐振管的设计37-38
• 4.3 设计模型模态分析38-39
• 4.4 本章小结39-40
• 5 热声效应影响因素研究及提高制冷效率途径探讨40-52
• 5.1 谐振管FLUENT模拟40-42
• 5.1.1 谐振管模型简化及有限元模型建立40
• 5.1.2 边界条件和初始条件的确定与施加40-41
• 5.1.3 求解设置41
• 5.1.4 结果分析及结论41-42
• 5.2 谐振管放置一块板叠两端温差分析42-44
• 5.3 热声制冷机具体结构参数及计算44-46
• 5.3.1 热声制冷机具体结构参数44
• 5.3.2 网格划分44-45
• 5.3.3 求解设置及计算结果45-46
• 5.4 板叠间介质速度变化46-47
• 5.5 板叠间隙中温度分布47-49
• 5.6 平均压力对板叠两端温差的影响49-50
• 5.7 压比对板叠两端温差的影响50-51
• 5.8 本章小结51-52
• 结论52-53
• 参考文献53-57
• 在学研究成果57-58
• 致谢58

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 程章展,甘智华,邱利民,陈国邦;20K温区GM型单级脉管制冷机初步实验[J];低温工程;2004年03期

2 张晓青,陈宇,董凯军,蒋华,柳玉林,陈谦;高频微型热声制冷机的样机设计与性能预测[J];低温工程;2005年02期

3 涂虬,陈正军,张晓青,郭方中;热声理论的研究进展及其应用[J];真空与低温;2004年03期

4 颜鹏;刘益才;陈丽新;李照龙;谢海波;;热声热机的理论研究及其进展[J];真空与低温;2011年03期

  本文关键词：高频微型驻波热声制冷机基础问题研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：339152