驻波热声发动机理论和实验研究

发布时间：2020-09-18 09:09

　　 热声发动机可以将热能转换成高振幅声波,这种声波可以应用于发电、制冷除尘等领域。世界各国对热声技术的关注度越来越高,原因在于这种技术几乎零排放,成本低,可靠性高,且热声发动机的振荡气流可以直接驱动脉管制冷机,从而实现无运动部件的冷却系统。驻波热声发动机由于结构简单,体积较小,制造成本低,受到人们的青睐。本文从热声理论、模拟和性能实验方面开展了对驻波热声发动机的研究工作,主要针对目前主流的两种驻波热声系统,即开口式和对称式驻波热声发动机进行研究。主要工作由以下几部分组成:分析和介绍了热声热机和热声学基础理论,从热声连续性、动量和能流方程的角度,探讨了线性热声理论,推导出驻波热声系统模拟仿真的基本数值方程。通过自行设计的驻波热声系统性能试验以及DeltaEC仿真模拟相结合的方式,研究了板叠结构参数(间距、板厚、位置、长度)和谐振管长度对开口驻波热声系统性能的影响。结果表明:适当增加板叠长度和板叠内部的孔隙率,可有效改善板叠内部工质气体的换热,提高系统的性能。在对开口驻波系统研究之后,利用现有的实验和仿真模拟条件,对对称式驻波系统也进行了研究,探讨了运行参数和结构参数对发动机性能的影响。结果表明:热声系统的压力振幅随着谐振管长度、工质气体密度和充气压力的增加而加大;热声系统的起振温差与操作参数有关,且随着谐振管长度的增加而减小。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TK05
【部分图文】：

设备的使用寿命较长。使用氩气、氮气、氦气等惰性气效利用低品位能源，例如锅炉余的利用率，改善当前的能源资源，本文进行了有关驻波热声发动欧洲的吹玻璃工人首先观察到了接到长而窄的中空玻璃管时，管象在 200 多年前就已经引起人们了一定的进展。在这一领域有许验等。gins 等在实验室中通过在一个两驻波声波，这就是所谓的“会唱

图1.2 Soundhauss 管和 Rijke 管Fig 1.2 SSuRGLauss’s tubI aRG RMNOI’s tubI 年，Kramers 首次尝试研究热声现象，他的工作基于边界层近似理论将计算结果与实验数据进行比较时没有得到理想的结果，但他的研究科研人员深入研究热声现象[7]。随后，Taconis 的研究表明，如果包含的温度沿管长变化，尤其是在温度不高的实验中，气柱可能会产生生Kramers 详细研究了气体可能产生的热声振荡的消振信号，为了更严尼斯的观点(气柱中自发振动的产生生)，在考虑到气体在圆柱形管中方面考虑了管道内温度梯度的存在，另一方面考虑了导热系数以及气耗的影响。

992年Swift的驻波热声发动机示意图

【参考文献】

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本文编号：2821451