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《浙江大学》 2003年
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行波热声发动机的理论与实验研究

孙大明  
【摘要】: 热声效应是热与声之间相互转换的现象,即声场中的时均热力学效应。热声发动机是一种通过热声效应实现热能与声能转化的装置。用热声发动机取代机械式压缩机来驱动脉管制冷机或其它热声制冷机是完全消除制冷系统运动部件以延长制冷系统运行寿命的新思路。1979年Ceperley首先提出了行波型热声发动机概念。由于行波热声发动机在回热器中进行的是可逆热声转换过程,并且声场中速度和压力相位相同,所以可以更高效地产生和传输声功。因此行波热声发动机也就成为这一领域的研究热点。 本文简要回顾了热声学的历史和研究现状,并从不同角度对热声机械的基本原理进行了论述。根据前人的观点并结合自己对热声热机的理解,给出了热声热机工作机理的热力学解释。 在可行性分析之后,设计并搭建了一台大型多功能行波热声发动机。该热声发动机长4.5米,高1.25米,设计最大输入功率5千瓦。它不仅可以用于行波与驻波混合型热声发动机实验,还可以单独进行行波环路实验及热声发动机驱动脉管制冷机实验。该热声发动机比纯驻波型热声发动机具有更低的起振温度、更大的压比及更高的热声转换效率。以氮气为工质,在充气压力为0.9MPa的条件下,该热声发动机最大压比达1.21,工作频率为25Hz,这是当前国际上处于前列的实验结果。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TK40

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