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驻波型热声发动机性能的理论与实验研究

贾正中  
【摘要】:热声发动机是一种与常规机械式发动机完全不同的新型发动机,它没有机械运动部件,工质对环境友好,可使用低品位能源,具有结构简单、运行可靠、无维修工作时间长等优点。采用热声发动机取代常规的机械式压缩机来驱动脉管制冷机完全取消了运动部件,是一种新型的颇具潜力的制冷方案,有望成为一种长寿命的低温制冷机。 本文首先回顾了热声机械的历史及现状,详细介绍了热声学理论基础,重点开展了以下研究工作: 1) 对实验装置的数据采集系统进行了改进,实现了温度与压力的自动测量、数据的实时分析显示以及自动保存。 2) 利用线性热声理论对热声驱动阻容负载进行了数值模拟,并进行了实验验证。模拟和实验都表明当声阻与容抗相等时,热声发动机向阻容负载传递的声功率最大,同时热声系统的压力振幅出现谷值,板叠热端温度出现峰值。 3) 指出了现有热声发动机加热器的弊端,并根据时均单向流动近似的方法设计了一种新型加热器。 4) “声学放大器”是一端开口与驻波热声发动机压力引出口相连接,另一端封闭的管子。讨论了“声学放大器”的原理。模拟计算和实验都说明选取合适的声学放大器时,会使其封闭端压力振幅和压比放大。但是声学放大器的合适长度受多方面因素影响,而不只是固定的四分之一波长。 最后对本课题研究给出了全文总结。


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