热声热机技术的研究进展

首先简要地介绍热声热机(包括热声发动机和热声制冷机)的基本工作原理和热声技术特点,指出热声热机是基于热致声效应和声制冷效应两类热声效应而工作的,它完全没有机械运动,采用惰性气体工作,是一种可靠性高和环保的新型的能源转换机械.然后重点介绍近十几年来国内外在热声技术研究方面所取得的重要进展,主要包括在热声发动机和热声制冷机两个方面.在热声发动机研究方面,简要回顾热声效应的发现和驻波热声发动机的研究进展,接着介绍行波热声发动机的提出和迅速发展历程,重点介绍热声转换效率达到30%的热声斯特林发动机和压比达到1.3(采用氦气)、效率达到32%的聚能型热声发动机研究工作;在热声制冷技术方面,分别介绍热声驱动脉冲管制冷获取低温的研究工作以及热声驱动室温制冷机获得高效率、大冷量等方面的研究工作,并重点介绍采用声压放大器获得液氢温度以下的完全无运动部件热声驱动脉冲管制冷机(低于20 K),以及在-20℃获得了300 W以上的制冷量的双行波流程的热声驱动室温热声制冷机.最后,扼要地介绍热声理论方面的研究进展,并对热声技术的问题和该研究领域的发展方向进行展望.     

热声键合界面的微观结构特性

设计一系列的键合实验，通过扫描电镜SEM和EDS能谱测试分析热声键合界面的微观结构特性及变化规律，结果表明，热声键合界面的形状像一个中央未结合的椭圆环，键合强度取决于皱脊椭圆环结构；当作用力和功率保持不变，随着时间增加，键合区向中央延伸，当作用力和时间保持不变，随着功率的增加，焊接区里皱脊面扩大。EDS能谱测试Au—Al、Au—Ag界面的微观组织成分，证实了Au—Ag扩散偶的Kirkendall扩散效应及Au—Al键合界面可能形成金属间化合物。     

热声机械的研究现状及展望

回顾了近几年国内外热声工作者在热声理论以及热声机械的研究进展,总结了近年来研究的热点方向,并对热声学研究今后的发展趋势进行了展望.     

量子斯特林热机的输出功和热效率

量子斯特林热机工质为一维势阱中的粒子,其循环由两个等内能过程和两个等势宽过程组成,分别对应经典斯特林热机的两个等温过程和两个等容回热过程。建立二能级系统量子斯特林热机的量子力学模型,研究工质系统量子态的演化规律。通过求解Schr?dinger方程,分析量子斯特林热机循环的量子力学机理。考虑热漏的影响,得到热机的最大输出功和最大热效率。数值计算表明输出功与热效率之间的关系曲线是回原点的柳叶形,与经典斯特林热机循环输出功和效率之间的关系曲线形状相同。在最大输出功和最大热效率之间的曲线,是量子斯特林热机的最佳运行区段。研究结果有助于了解量子斯特林热机的最优热力性能,为量子斯特林热机的最优设计和模型评估提供依据。     

热声制冷机的性能影响因素

简要介绍了热声制冷的基本原理、性能影响因素和研究方向     

实际联合动力循环有限时间热力学研究

基于有限时间内传热不可逆情况,用有限时间热力学方法建立了内可逆内燃机循环与斯特林循环相结合的联合动力装置的热力学模型,导出了以压缩比、温度比等循环参数表示的联合循环功率和效率表达式,通过对温度比（斯特林循环吸热温度与内燃机循环初始放热温度的比值）的数值计算分析,验证了温度比对联合循环功率和效率的影响,以及联合循环功率与效率之间的关系。该分析结果对联合循环动力装置的性能研究具有实际指导意义。     

再热回热布雷顿循环的热力学分析

对再热回热布雷顿循环进行了热力学第一定律和第二定律分析,导出了输出功、熵产、热效率和(火用)效率的解析式.通过数值算例分别讨论了各个性能目标与再热压比和总压比的关系,并对再热压比进行了优化.分析了回热度、压气机和涡轮机效率和再热终点温度对循环性能的影响,所得结果对实际布雷顿热机的参数选择和优化设计具有一定的指导意义.     

热声制冷技术综述及其发展趋势

概要介绍了目前热声制冷的理论研究和若干典型热声制冷机的工作机理,并着重回顾了热声制冷的研究进展,展望了热声制冷技术的发展前景.     

Rijke管热声振荡声学特性数值模拟

为了探究热声振荡发生的因素及机理,建立了Rijke管热声模型,采用稳定有限元方法对频域线性欧拉方程进行数值求解,在考虑平均流速及火焰处温度梯度的情况下,分析了火焰热释放、平均流速和燃烧响应模型对Rijke管声学特性的影响.结果表明,火焰热释放对Rijke管纵向模态的本征频率影响显著,本征频率随火焰热释放的提高而增大;平...     

Terfenol-D磁致伸缩换能器驱动热声制冷系统的实验研究

基于热声效应的原理设计了应用(Terfenol-D)磁致伸缩换能器驱动的热声制冷实验系统,实验结果表明:以空气为工质,在很短的工作时间内,制冷机取得了明显的温降.     

基于大小气缸与大小活塞的新型发动机系统性能预测分析

为提高现有内燃发动机的热效率,在分析斯特林发动机以及常规发动机特点的基础上提出基于大小气缸与大小活塞的带回热器的新型发动机系统.气体在该新型发动机系统的小气缸中受到压缩,压缩的过程中喷入水雾以便降低压缩功耗.压缩后的气体在回热器中受到初步加热后进入大气缸,与喷入大气缸中的燃料混合、燃烧并做功,做功后的气体在回热器中放热后被排入大气.在对系统深入分析的基础上,建立新型发动机系统的性能计算模型.利用数学模型,计算该新型发动机系统热效率在不同压缩比、不同的最高工作温度以及不同的活塞效率条件下的变化规律,并与相同条件下的常规奥托循环与狄塞尔循环的热效率进行对比.结果表明,这种新型发动机系统比常规发动机具有更高的热效率,最多可以提高20%以上.而且新型发动机系统的效率还随着回热器的效率增加而增加,增幅可以接近10%.     

点火角对小排量增压汽油机燃烧特性的影响研究

对465Q汽油机进行废气涡轮增压改造,研究点火角对增压后发动机燃烧特性的影响。随点火角的增大,缸内最高压力和压升率峰值都增大,其对应的曲轴转角提前,燃烧循环变动改善;每个工况下,都存在一个最佳的点火角,使发动机的功率最大,燃油消耗率最低。在最佳点火角附近,点火角每调整5°,动力性和经济性变动幅度在4%左右。     

配气相位对活塞排气气动发动机性能影响分析

为了提高活塞的做功能力、提高气动发动机的动力性能和经济性能,对活塞排气气动发动机进排气系统进行了建模分析,并基于变质量热力学理论建立了气动发动机的热力循环模型.通过计算仿真不同的进排气开启角、持续角,转速对发动机各个性能影响,分析得出:适当的开启角有利于动力性和经济性的提高,而延迟角使其性能急剧下降;进气持续角过小或过...     

发动机辅助制动性能仿真研究

通过对发动机辅助制动工作过程进行理论分析,建立了发动机辅助制动计算模型,根据辅助制动相关参数（包括排气门开度、发动机转速和排气背压等）,对发动机辅助制动进行了单因素和多因素条件下的仿真研究及试验验证。结果表明：随着发动机转速的升高,缸内压力增大,且压力峰值更靠近上止点;制动扭矩随转速的升高而增大,减压制动时制动扭矩最大,发动机制动时制动扭矩最小;发动机转速一定时,泄漏制动和减压制动分别有一对应的最佳排气门开度值,并且转速越高,排气门开度最佳值越大,排气背压越高,制动扭矩越大。     

发动机影响下的消声器声学性能分析

对某新开发车型排气系统的消声特性进行研究,应用三维数值方法对消声器的传递损失进行预测,并建立此消声器所匹配发动机的燃烧模型,以发动机不同工况下消声器入口处的气流温度、速度作为影响因素,对发动机影响下消声器实际传递损失进行分析,更准确地预测消声器实际工作时的消声性能。     

柴油机SCR系统仿真及试验研究

文章运用了数值模拟的方式对影响SCR催化器转化效率的部分参数进行了仿真.结果表明:SCR催化器最佳反应温度范围在180～560℃,不同尿素喷射量对转化效率有一定的影响,过少或过多尿素喷射量都会造成二次污染.安装混合器后转化效率均有10％左右的提高.     

可变几何部件对某增能涡扇发动机性能的影响

基于某无人战斗机用增能小涵道比混排涡扇发动机计算模型,选取3个典型工况,开展风扇进口整流叶片角度、压气机进口整流叶片角度和喷管喉道面积等对发动机推力性能影响的研究.计算结果表明:调开风扇整流叶片1°与缩小喷管喉道面积1％后,0 km、0.2 M工况点推力分别增加0.55％和0.48％;5 km、0.9 M工况点推力增加...     

某机型柴油机性能优化

本论文主要从以下几个方面对柴油机的性能进行了优化,以降低能耗减少排放:(1)在研究燃油系统时,主要考察了供油提前角对性能的影响;(2)在研究压缩比时,主要考察了压缩比对性能的影响;(3)在研究配气系统时,主要考察了进、排气门开启角度对性能的影响。     

M15发动机性能模拟研究

采用GT-Power软件建立模型,模拟某VVT汽油机的工作过程,分析在汽油机上直接燃用M15燃料时动力性下降的原因,并以恢复原机动力性能为目标进行优化,把优化后的M15发动机与原机性能进行对比,指出优化原汽油机点火提前角可以提高M15发动机的动力性能。     

车用柴油-LPG双燃料发动机工作状态的控制及性能研究

采用单片机控制进气道预混合混合器供气方式,对490Q直喷型柴油机进行了柴油-LPG双燃料技术改造。在分别燃用全柴油和柴油-LPG双燃料的情况下,得到了相应工况下动力性、经济性以及排放噪声等性能指标的对比试验结果。结果表明,然用柴油-LPG混合燃料,发动机的动力性有所提高;经济性在低负荷时优于全柴油,高负荷时较差;排放方面,烟度大幅降低,NOx也有所降低。