热声系统的工程优化设计

介绍了热声系统无因次化的工程优化设计数学模型,描述了热声系统的优化算法.对声驱动的热声制冷机和热声发动机两种典型的热声系统的板叠,进行了优化设计计算,得到了两系统中热声板叠的性能和效率曲线,并对影响热声系统性能或效率的因素进行了分析与讨论,优化确定了板叠的结构参数,为热声系统的工程优化设计和性能预测提供了一种有效的方法.     

大型多功能热声发动机的研制及初步实验 第一部分 热声发动机的研制

设计并制作了一台大型多功能行波热声发动机，该热声发动机长4．5m，高1．25m，设计最大输入功率5kW。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。该热声发动机中没有任何运动部件，同驻波热声发动机相比起振温度低、压比大，这对低品位能源的利用具有重要意义。着重介绍该热声发动机系统的研制和测量系统的组成，相关实验结果将另文介绍。     

气-液耦合双作用行波热声制冷系统数值模拟研究

为解决传统热声制冷系统因采用气体谐振管导致整机效率较低的问题，本文提出一种新型气-液耦合双作用行波热声制冷系统，通过数值模拟优化了系统结构尺寸，并对其性能进行了数值模拟分析。首先，对三级气-液耦合双作用行波热声制冷系统的声功、压力及体积流幅值等重要参数的沿程分布进行了研究；然后，研究不同级数下系统的声功、热声转换效率等特性参数；最后，对比分析了各级系统的制冷量及COP随压力的变化特性。研究结果表明：在环境温度293 K、加热温度400 K、制冷温度270 K、平均压力1 MPa下，三级系统COP达到0.7，制冷量为0.78 kW，运行频率为13 Hz，系统相对卡诺效率为22.3%。系统级数增加，整机的功率密度提高，当平均压力为10 MPa时，六级系统制冷量达到最大值16.1 kW，COP为0.38。     

开式循环热声原理研究

稳定的开发流与热声循环的振荡流进行叠加,使开环流既是过程介质又是工作介质直接参与热声循环,从而构成开式热声系统,它具有与传统热声系统不同的热声作用机理。在开发式循环热声系统中,热声板叠中的温度分布和热流分布均发生有意义的改变。开式的循环声系统具有结构简单可靠、成本低和热效率高等特点,因而具有十分广阔的热声研究与应用前景。本文主要介绍了开式循环热声系统的工作机理和其网络模型。     

行波热声斯特林热机起振模态的实验研究

设计和建造了一台小型的行波热声发动机，实现了与谐振管负荷的耦和匹配。介绍了所研究的热声系统中热声振荡过程的一些实验结果和实验中观察到的两个起振模态以及模态间周期性交替变化的现象，对影响起振模态的因素进行了实验研究和分析。     

热声热机系统振荡频率的理论计算与实验验证

以热声发动机为例采用网络模型计算了热声热机系统的振荡频率，得出振荡频率为复频率，其实部代表实际频率，虚部表示压力幅值的衰减程度。对热机系统在各种不同的情况下(包括不同大小的谐振腔、板叠间距、气体静压、系统长度)进行了数值计算，理论计算值与实验结果能很好的吻合。     

热声制冷效应验证的实验设计

热声制冷技术是一项新的冷制技术。它具有无运动部件、运行可靠、寿命长和环保等优点。在航天、微电子、低温物理及军事等领域有着十分诱人的应用前景。热声制冷机主要由声驱动器、共振管、热声叠和换热器等部件组成。根据热声制冷原理,利用常见的材料和仪器,采用自制的玻璃管状热声叠,设计了一套结构简单的扬声器驱动热声制冷实验验证装置。实验结果表明:以空气作工质,在无冷却措施的情况下,在系统运行较短时间内,实现了13℃的降温及25℃的温跨,热声制冷效应十分明显。该装置可用于研究热声制冷效应的影响因素。     

回热器填料热声特性研究--网络模型算法的应用和验证

采用网络模型计算热声热机系统的输出声功率。对不同回热器填料以及对同种回热器在不同间距和不同振荡压力比条件下进行了数值计算，计算结果表明：在其它相同条件下，针束型回热器热机系统输出声功率比板叠回热器热机高。     

热声效应及其实验

利用热声效应可以制造经济的热力发动机,包括热力泵和致冷机。文章介绍一种基于热声效应原理设计而成的台式热声致冷实验系统,该系统非常简单,由一些常见的装置构成。实验结果表明,在启动声致冷系统的几分钟内,温差即可达到 10 0C以上,实现了声致冷,从而有效地说明了热声致冷机的功效。     

串级热声系统的工作原理、分析及优化第一部分串级热声系统的基本原理

高效的热声转换需要创造高阻抗的行波声场，为避免闭合回路产生的直流损失，可以利用驻波声场的某些特殊性质。通过对几种驻波声场的分析，提出了若干可能结构的串级热声发动机或者串级制冷机的工作流程，可在实际中工作获得高的热声转换效率，同时具有更简单的结构和更高的可靠性。     

不同工作气体的双作用热声发电机的热力性能研究

对一台三缸的双作用热声发电机进行了数值模拟,考察了不同工作介质下系统的热力性能。考察的气体工作介质包括氮气、二氧化碳、氩气、不同组分的氦氩混合气以及氢气。模拟计算表明,系统的热力性能与工质密切相关。采用氢气作为工作介质时,该热声发电机获得的电功最大,三个电机获得总电功最大可达5 145 W,此时系统的热电效率为22.8%。     

热声热机的研究进展

对热声热机和热声脉管制冷机的发展历史和现状进行了较为全面的概述,重点阐述了热声热机和热声制冷机的理论、实验和数值仿真研究方法、研究成果,尤其对热声脉管制冷机的数值研究方法从一维数值到二维轴对称及三维数值研究模型进行较为系统的介绍。同时对热声热机的研究热点、研究方法、研究方向进行了预测,并对热声热机的三个发展方向:太阳能利用和余热利用、热声制冷系统微型化、热声驱动脉管制冷作了简要的介绍。     

热声系统起振消振行为的实验研究

对热声系统的起振与消振行为进行了实验研究,发现在的热声振荡滞后回路。研究了不同加热方式（对称加热与单向加热）及充气压力时滞后回路的影响,得出一些令人感兴趣的结论。     

热声热机系统的测量与实验研究

对热声热机驱动耗散性负载的性能进行了实验研究和分析,对热声热机系统起振温度和谐振频率进行了测量和标定。得出导致热声发动机工作在二附谐振频率模态下的影响因素。测量和分析了气体充气压力、频率以及谐振管长度对系统驱动制冷机,产生了25℃的温差。     

影响热声发动机工作频率的因素

热声发动机工作频率关系到与负载的匹配情况,是热声发动机声能输出的重要评价指标.对热声发动机的频率调节手段进行了系统分析,试验验证了部分调频方法,并运用数值模拟分析了新的调频手段.研究发现,通过改变工质类型、改变谐振管长度和直径,可以在一定程度上有效调节热声发动机的工作频率.数值模拟结果显示,发动机内气体平均温度较平均压力和回热器长度对工作频率的影响更大.     

热声热机网络模型演化与机理初探

提出了热驱动的热声热机系统是一个动态的演化过程,并运用热力学网络分析方法对这个动态过程进行了实验研究,对实验结果进行了建模和分析.用参数激励机理的振荡理论分析了系统的演化过程,认为时变参数流感是系统演化的网络关键参数,提出了定量判据系统工作能力的指标调制度.     

热声制冷机回热器的现状及展望

概括介绍了目前热声热机常用热声研究理论及常见类型的热声回热器。重点综述了目前常用回热器研究理论及实验研究进展,针对不同种类回热器进行简单分析对比。基于热声回热器发展的现状对回热器今后研究发展趋势进行了展望。     

热声斯特林热机中行波圈子系统特性的实验研究

行波圈是热声斯特林型发动机的一个主要的子系统，行波圈的基本属性对热声斯特林型发动机的整机稳定性和效率有着决定性的影响。单独对行波圈子系统的基本属性进行了理论和实验研究，通过改变回热器阻抗、平均压力和输入功率等控制参数，对单独行波圈环路内声场分布进行了详细研究，并且对有无谐振管情况进行了对比和分析。在理论上对行波圈的基本属性以及和谐振管的匹配进行了分析和讨论，并得出了一些有意义的结论。     

行波热声发动机的多负载声功输出特性

为进一步提高热声发动机的声功输出能力并为驱动多负载做准备，提出了热声发动机声功的多路引出方案。实验中以氮气为工质，工作压力为2．4MPa，在热声发动机环路压比稳定在1．20的情况下，从环路声容和谐振管处同时引出声功，获得了389．95W的最大声功，11．3％的最大声功输出效率以及16．0％的最大声功输出炯效率，这比单独从环路引出的最大声功和效率分别提高了51．4％，24．6％以及19．4％。     

行波型热声发动机与脉冲管配合的实验研究

采用热声发动机驱动脉冲管制冷机，使彻底消除低温制冷机中的运动部件成为可能。作者研制了行波型热声发动机驱动脉中管制冷机实验台。进行三个脉冲管与行波型热声发动机的配合实验，着重研究了热端气体温度、冷端温降和压力振幅的变化规律。