热声热机场方程的改进计算

本文讨论热声热机于二种热力学媒质组成的热声变换堆内外，温度、速度和压力场所应满足的改进的场方程．以PI和dP_1／dx等作为待定参数时，速度u_1和温度T_1的解式．并讨论了解式的含意与实验结果的对照．     

热声热机热声核内传热与流动特性实验研究

本文通过搭建扬声器驱动的热声热机可视化实验台,利用粒子成像测速仪(PIV)和红外热像仪得到冷、热端换热器间速度及温度场分布,对有无声场两种情况下热声核中速度及温度场的变化进行了实验研究。实验结果表明,外加声场改变了热声核中热对流的基本模式,增强了冷热端换热器间的换热能力,对热声核中的温度分布有着显著的影响。揭示了热声核中的流动与换热规律。     

让热声引擎像内燃机一样高效

内燃机是一种高效的热机．在小轿车中,这类发动机的效率（即输出功与燃料释放的热能之比）已经达到了２５％—４０％的高水平．内燃机通常以四冲程（吸气、压缩、爆胀和排气）方式工作．它的循环需有阀门系统（包括曲轴、弹簧、推杆和突轮等）支撑．热声引擎是将热能转换成声能的热机,它的结构比内燃机简单得多．过去,热声引擎的效率较低．最近,美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室的Ｂａｃｋｈａｕｓ等,对其结构作出了实质性的改进,从而使发声效率提高到了３０％．在热声引擎中,除了声振荡输出器外,没有任何运动部件,也没有滑动密封（这…     

驻波热声冷却机的研究

与压缩机制冷相比,热声制冷结构简单、可靠性高和使用寿命长。本文在正常室温(20℃)和室压(1个大气压)的工作环境下以空气为声学介质来探讨热声制冷机的设计及热声制冷效果的影响因素,并制作样机进行实验研究。研究发现:板叠长度和中心位置对热声转换效率影响较大,其数值需要理论与实验相结合来确定;以空气为声学工质,在正常室温、室压下的热声制冷机,用50W的供电驱动、90 Hz工作时可实现冷热端37℃的温差。     

热声发动机系统稳定性分析

热声发动机系统的自激振荡起振过程是在远离平衡态条件下发生的自组织过程,是决定热声发动机能够正常运行的关键过程。本文根据非平衡态热力学,针对起振过程开展热声系统热力学稳定性研究。将Glansdorff-Prigogine稳定性判据引入到热声系统稳定性分析中,借助CFD软件,分析了两种定态的稳定性,两种定态分别对应了温度梯度小于和大于临界温度梯度的情况。验证了非平衡态热力学稳定性分析在热声发动机自激振荡起振现象研究中的可行性。     

行波型热声热机的研究进展

Ceperley首先提出了行波型热声热机的概念 ,此后许多研究者对此类型的热机进行了理论及实验研究。文中对行波型热声热机的发展历史、研究现状及应用前景进行了简要介绍     

热声热机和斯特林热机振荡现象的网络描述

热力学循环的实质是一种非等熵的循环 ,热声热机和斯特林热机振荡现象在满足热力学循环一般规律的同时 ,而各有其特殊性 ,故其各自的振荡本质是有差异的 ,用于描述两者的网络模型也必然有差异。     

同轴型行波热声热机的实验研究

自行设计搭建了国际首台同轴型行波热声热机的实验装置 ,以氮气为工质 ,获得频率为1 3 7Hz的谐振声波。回热器热端温度达到 2 0 0℃左右时 ,热声热机开始起振 ,平均振幅 0 .1 4bar     

热声系统中振荡滞后特性的试验研究

针对热声热机中存在着强烈的非线性热声自激振荡现象,在自行研制的"驻波型热声发动机试验平台"上,对采用He/Ar混合工质的驻波热声发动机系统的起振与消振过程的动态特性进行了详细的试验研究.试验结果表明:对于混合工质热声发动机系统同样存在热声自激振荡的滞后现象和振荡滞后回路;并且在一定的氦氩配比下,发现了"二次起振"的现象,更进一步验证了热声自激振荡的复杂性.     

热声系统的声功测量方法

声功测量对热声系统的研制开发具有重要意义。文中着重介绍了几种声功测量方法 ,阐述了各种方法的测量原理、仪器装置、应用特点及实用范例 ,对于热声系统中声功的测量具有一定参考价值。     

Rijke管热声振荡的稳定性切换行为研究

采用数值方法模拟了强弱两种阻尼条件下传热迟滞时间对一维Rijke管热声系统稳定性的影响,发现Rijke管系统存在稳定性切换现象.在推导了无量纲形式的管内声波动量方程和能量方程之后,利用Galerkin方法对控制方程进行展开并在时间域内数值求解.分析了强阻尼和弱阻尼条件下,给定热源的Rijke管热声振荡的稳定性与传热迟滞时间的关系.结果显示:在两类阻尼条件下,持续增大传热与速度的迟滞时间,系统均呈现出稳定性切换现象,即系统在稳定和不稳定两个状态间持续转变;但弱阻尼系统的不稳定区域宽于强阻尼系统的不稳定区域,系统最大振幅相对增大,且系统热声振荡的主模态在不同模态之间发生转换.最后,通过求解系统各阶模态极限环幅值随传热迟滞时间的变化,发现Rijke管热声振荡稳定性切换现象与迟滞时间存在近似周期性关系.     

限位液滴瞬时失重自激振荡

为探索重力瞬变引起的约束液滴自激振荡机理, 本文利用落塔装置模拟短时微重力环境并借助高速CCD记录圆形限位基片上液滴整个过程的运动情况. 自激振荡是微重力下液滴形态的重整恢复过程, 边界的限位作用使得液滴在整个运动过程接触线钉扎不变, 具体可分为两个阶段: 首先是振荡的高低点位置高度渐进上升的液滴形态变化阶段, 与重力环境渐进变化有关; 而后是平衡位置附近的阻尼衰减振荡阶段, 此时振荡的频率恒定, 振幅衰减类似孤立黏性液滴的指数衰减过程. 对于第二阶段, 在高低点等位置处存在高度不变过程, 高度起伏变化时液滴振荡模式类似自由液滴二阶振荡, 高度不变时振荡模式类似自由液滴三阶振荡. 此外, 对于本实验体系的恒定接触面积的钉扎约束, 液滴的体积量不同时, 内驱振荡的阶段和模式不变, 但具体的振荡过程有所不同. 对于大体积液滴, 会在初始振荡的中间位置出现高度不变现象, 并且随振荡逐渐消失; 而小液滴中间位置则不存在此现象, 波形较一致; 第二阶段小体积液滴振幅衰减的阻尼率更大, 无量纲频率也更高.     

基于DeltaE的驻波型热声发动机设计方法

在消化和吸收目前普遍接受的热声系统计算软件DeltaE(Design Environment for Low Amplitude Thermoacoustic Engines)的基础上,发展了驻波型热声发动机的结构设计方法;提出引入双参数评估法对发动机性能进行评估,以获取较高的热声转化效率。     

热声致冷效应演示实验

基于热声致冷原理,利用自制的热声堆,采用常见的材料和仪器,设计了扬声器驱动热声致冷实验演示装置.以空气作工质,在无冷却措施的情况下,系统运行200 s后,实现了13℃的降温及25℃的温跨.     

热声网络的辛对称特征

将辛数学引入热声系统网络模型的处理,通过对热声系统网络传输矩阵的分析,证明系统中等温流体管道内工质运动的传输矩阵为辛矩阵.存在温度梯度的热声回热器中气体工质微团的传输矩阵不是辛矩阵,但是可以通过变量代换将传输矩阵转换为辛矩阵,使整个热声系统网络传输都可用辛矩阵传输来表示.辛对称的形式有助于热声系统网络模型的分析与计算. 关键词： 辛 热声 网络模型 传输矩阵     

基于热声相控阵列的声聚焦效应

研究基于热声相控阵列的宽频带声聚焦效应.设计新型热声相位控制单元,通过改变单元的空气温度控制声波波速,实现声波透射与反射相位延迟覆盖2π区间.设计四种不同类型的热声相控阵列聚焦透镜,采用8种或2种热声相位控制单元分别实现了透射与反射声聚焦效应.与其他类型的声聚焦透镜相比,热声相控阵列聚焦透镜具有宽频带、高聚焦性能、设计方案简单等优点.     

79.7 K驻波型热声驱动脉管制冷机

根据声学原理,把一根大约四分之一波长长度的管子接到一台驻波型热声发动机和一个脉管制冷机之间,能把制冷机入口的压比和压力振幅放大,使脉管制冷机的最低制冷温度降到79.7 K。     

Theoretical and experimental investigation of onset characteristics of standing-wave thermoacoustic engines based on thermodynamic analysis

A simplified physical model for calculating the onset temperature ratio and the frequency of a standing wave thermoacoustic engine (SWTE) in the time domain is built based on thermodynamic analysis. Coefficients of transient pressure drop and heat transfer are first deduced from linear thermoacoustic theory. By numerical computation, the evolutions of the pressure amplitude and the spectrum characteristics during the onset process are presented. Furthermore, the effects of stack spacing, charge pressure, and resonator length on the onset temperature ratio and the frequency are calculated. Relatively good agreement between the computational and the experimental results has been achieved, which validates the model for calculating the onset characteristics.