热声制冷机板叠性能指标数值计算与遗传算法优化

板叠是驻波热声热机的重要部件,直接影响热声热机的效率。针对驻波热声制冷机,构造了一个板叠性能指标的数值计算方法及其优化设计方法。分析基于短板叠近似理论的计算方法的局限,构造迭代数值方法同时求解制冷量、压力、体积流率、平均温度分布以及温度梯度等参数,从而计算出板叠性能指标;基于该迭代方法探讨了热声板叠长度、宽度、位置、阻塞率以及温差等与板叠性能指标之间的关系;以板叠长度、宽度、位置、阻塞率为优化设计变量,板叠性能指标为优化目标,利用遗传算法,对驻波热声制冷机板叠进行了优化设计。与基于短板叠近似理论的方法相比,由于考虑了更多的实际因素,该方法数值计算结果更为准确,优化设计结果更容易被接受。     

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     

驻波型热声制冷机板叠间的换热分析

基于线性小振幅声场,探讨了气体微团与固体板叠之间能量传递规律,系统地分析了谐振腔板叠内的热力过程。为了分析驻波型热声制冷机制冷因数,阐述了气体微团与固体板叠之间的热量交换,直观地了解气体微团与固体板叠之间热量交换的数值变化关系。运用稳态流动理论估算了气体与固体之间的换热量,根据经典传热学理论,对重要传热系数进行试验确定,但是试验结果与理论估算值有较大误差,表明稳态的对流换热理论已经不适用于热声理论。     

基于ANSYS的热声制冷机谐振管强度的验证

介绍了热声制冷机的相关内容,并设计了一种等直径谐振管。在ANSYS 12CFX中建立谐振管中空气三维模型,并施加交变的压力边界条件,对空气场受到的压力进行分析,得到其所受的最大压力。将分析得到的最大压力加载到谐振管的三维模型的内表面,进行应力分析。根据最后得到的应力云图进行计算,得出结论,证明所设计的谐振管符合强度要求。     

驻波型热声制冷机板叠温度分布的研究

基于驻波线性小振幅声场,从理论上分析了驻波声场板叠上温度分布,并用流体软件Fluent对板叠温度进行模拟仿真,由理论和仿真可知,驻波声场中板叠可以形成温度梯度而且无限长板叠上会形成高温低温交替出现的温度梯度。     

穿孔板声特性的数值模拟和试验研究

现阶段对穿孔板声学性能方面的数值模拟研究较少,通过数值模拟可以节约时间,降低成本,而且在穿孔板声辐射效率方面的研究依然处于空白。使用脉冲衰减法测试了穿孔板的阻尼损耗因子和数值计算了穿孔板两侧的传递导纳,以模拟小孔的特性。进而将这两个属性导入到穿孔板的边界元模型中,获得隔声量,与试验结果进行对比,吻合良好,验证此种仿真方法可以用来准确预测隔声性能。采用分离单元法测声辐射效率,弥补了传统方法的不足,测试结果可靠,表明此法应用于穿孔板声辐射效率的测试是可行的。     

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.     

热驱动薄膜式微型泵的数值模拟

文中给出了对一种热驱动薄膜式微泵的数值模拟的方法与结果。     

燃烧室热-声-结构耦合特性研究

航空发动机燃烧室的热释放、声波动以及流体扰动与结构振动之间的耦合作用对结构破坏产生重要影响。应用有限元分析软件建立数值模型,从能量角度分析了热声耦合产生的根源及其作用机理,建立了热-声-结构单向耦合机制,完成了燃烧室薄壁结构预应力模态分析、谐响应分析与谱分析,得到了耦合条件下的结构动力学特性。通过试验数据与模拟结果的对比研究,得出耦合作用产生的根源为燃烧不稳定性,火焰波动对速度场、压力场、密度场等的形成与发展具有重要影响;热载荷对结构振动影响较大,且对高频段影响比低频段大;声压力载荷对结构振动影响较小,且在某些频率下使结构振动频率减小。工作对燃烧室设计等具有重要实际价值。     

热电制冷冰箱散热器热分析及其结构尺寸研究

利用FLUENT软件对热电制冷不等间距的型材散热器进行了三维数值热流耦合模拟分析,得到了其流场及温度场分布,研究了在室温、强迫对流的条件下散热器尺寸、入口风速角度对其传热性能的影响,对散热器进行了结构尺寸选择,不仅使材料节省了22%,而且使散热器热阻降低了3.6%,为热电制冷冰箱用散热器的设计提供了有效的方法。     

基于面向对象的溴化锂吸收式制冷机系统仿真模型的研究

采用面向对象技术建立了溴化锂吸收式制冷机系统通用仿真对象模型，给出了系统结构简图和系统对象类图，为开发通用的系统软件奠定了基础。     

静止式气波制冷机流场的数值模拟

采用二维非结构化网格建立计算模型，计算了静止式气波制冷机的二维流场。验证了Coanda效应，得到了射流附壁切换的全过程；同时计算得到了静止式气波制冷机内部流场的速度、压力分布，捕捉到了射流“卷吸”和充排气的掺混现象。根据计算结果，对静止式气波制冷机的性能进行了分析，从而对静止式气波制冷机结构的改进与性能的提高提供了确实的物理信息。     

分置式斯特林制冷机的物理模型及动态特性分析

介绍了分置式斯特林制冷机的热力学模型。通过建立控制方程式，数值模拟了制冷机的动态热力过程，揭示了其内部热力学参数(压力、容积、温度等)的动态变化，并与实验数值进行了比较分析，验证结果表明，所建模型可以对制冷机的动态特性做出符合实际的预测，对实际工程的设计和研究具有参考作用。     

冰箱毛细管内流动特性的研究

利用毛细管四段流阻模型,用数值模拟的方法详细讨论了冰箱毛细管在不同工况下的性能,研究了冷凝温度、蒸发温度及过冷度对毛细客流量的影响,并首次对冷凝不充分的含汽制冷液进入毛细管的流动特性进行了讨论,以及做了验证实验。研究结果和编制的软件对毛细管的设计和应用将有一定的借鉴意义。     

真空隔热板对冰箱运行特性影响的数值分析

对加入低导热率真空隔热板的冰箱建立数学模型,通过模拟计算来分析真空隔热板对冰箱系统的节能效果。发现装有真空隔热板的冰箱漏热和开停比明显降低,耗电量也同时降低,并且随着真空隔热板的厚度增加,节能效果逐渐提高,但增加趋势逐渐平缓,综合考虑真空隔热板成本,其厚度也不宜过大。     

双螺杆制冷压缩机工作过程的数值模拟

双螺杆制冷压缩机由于其独特的优势已被广泛应用,但由于其复杂的转子结构及型线设计,对该类压缩机的整体性能的预测一般采用一维数值模拟或经验方式得到,但是该类方法无法获得压缩机内部流体压力场和温度场的分布情况。根据试验用螺杆压缩机建立了三维模型,利用结构化动网格技术,通过CFD软件对双螺杆压缩机的内部流场进行了三维数值模拟,分析了流体在压缩机内部的流动及热力学参数分布状况,得到了压缩机内部压力场、温度场和速度场的分布规律。将三维数值模拟得到的P-V指示图及压缩机宏观性能参数与试验结果进行对比分析,发现模拟结果与试验数据基本一致,部分负荷时误差较大,误差最大的是绝热效率,为2.58%。数值模拟能够准确预测双螺杆压缩机的性能,并为压缩机设计提供了新的方法。     

变频制冷系统的数值模拟及特性分析

提出了变频蒸气压缩式制冷系统在稳态和非稳态下的两种数值模拟模型，将模拟结果与试验结果进行比较，二者能较好地吻合。运用所建模型对系统的动力特性和稳态运动特性进行了研究，结果表明该模型可用来系统地阐述制冷系统的控制规律。     

基于Multisim10的高频电路仿真研究

Multisim10是专门用于电子电路仿真和设计的电子自动化软件,利用Multisim10软件构建了高频常用电路——调幅和检波电路,利用虚拟元器件和虚拟仪器仪表对电路进行了仿真和分析,仿真结果既验证了理论分析结果,又形象直观地呈现出了输入、输出波形,加深了学生对知识的理解,提高了课堂教学效果,调动了学生的学习积极性,激发了学生的学习兴趣,提高了学生的实际动手能力以及分析问题和解决问题的能力。该方法相比于传统的实验教学更加迅速和方便。     

40W/20K单级G-M制冷机蓄冷器设计及传热模拟分析

对40W/20K单级G-M制冷机系统的蓄冷器进行了结构设计,根据计算传热学和变质量系统热力学的理论,建立了G-M制冷机蓄冷器的物理模型和数值计算模型,并进行了数值仿真计算,得出了蓄冷器的温度分布规律,为大冷量制冷机的研制提供了理论依据.     

真空发生器性能仿真与实验研究

该文运用数值仿真与实验的方法研究了进口压力与出口压力对真空发生器性能的影响.结果表明,进口压力与出口压力对其真空度的影响较大,且存在一个最佳临界值使得其真空度最大.耗气量随着进口压力的增大而增大,但其随着出口压力的增大基本保持不变.