声功多级放大型环路热声制冷系统模拟研究

环路多级热驱动制冷系统因结构紧凑、潜在效率高等优点在天然气液化及再冷凝方面有良好应用前景。本文提出一种能实现声功多级放大的环路热驱动制冷系统,在天然气液化温度下能够获得千瓦级冷量及较高的热致冷转换效率。基于经典热声理论对三单元环路系统展开了数值模拟。首先,考察了优化结构下声功的沿程分布。接着,将该结构与多脉管结构进行对比。结果表明,前者不仅具有结构简单,冷量方便获取等优势,同时也能获得与后者相媲美的系统性能。此外,进一步考察了谐振管面积比、谐振管长度、加热温度等重要参数对系统性能的影响。研究结果表明,在平均压力为7 MPa,加热温度为923 K时,该系统能够获得1478 W制冷量,相当于12.4%相对卡诺效率。本文对后续实验工作具有重要指导意义。