行波型热声发动机的设计及实验研究

【摘要】：热声发动机是一种将热能转换为声功的设备,具有环保、无运动部件等优点。行波型热声发动机的转换效率可达0.3,可以和传统的发动机相媲美。本文依据热声基本理论,利用声电比拟,结合现有的swift热声网络理论,对行波型热声发动机进行了集总参数法分析,建立了完整的行波型热声发动机的网络模型图。利用热声网络模型计算了回热器中的相位差和压力波腹处的压力幅值大小,并与DeltaEC计算进行了比较。分析了回热器孔隙度和谐振管长度对系统性能的影响,为热声发动机的设计提供了理论指导。在行波热声网络模型的基础上,利用DeltaEC软件设计了一台行波型热声发动机,并以氦气作为气体工作介质进行了实验研究。定量的研究了系统充气压力、加热功率对系统频率、振荡压力幅值和压比的影响,得到了在压力一定时,加热功率与频率、声功和压比的关系,以及在加热功率一定时,系统压力与频率、声功和压比的关系;提出了提高热声系统效率的途径,实现热声系统已最小的代价获得最大收益,使热声发动机向实用化迈进了一步。