行波热声斯特林机中自激振荡的实验分析--利用相空间重构方法

一个由环形行波圈和谐振管组成的热声斯特林系统巳成功的设计和建造，本文介绍了使用声信号的时间序列来进行相空间重构，用相空间重构方法来描述和分析行波热声系统中的自激振荡，对系统的起振特性以及行波模态到驻波模态的转变进行了实验分析和研究。     

气-液双作用行波热声发动机的数值模拟

提出了一种兼具传统热声发动机使用寿命长和斯特林发动机功率密度高等优点的气-液双作用行波热声发动机,将3台或4台热声发动机通过注有液体的U型谐振管连成气-液耦合振荡的环路,每台发动机都能工作在比较理想的行波声场。对无负载情况和外接不同负载情况下3机或4机串联成环路的气-液双作用行波热声发动机进行了模拟计算,同时模拟分析了发动机个别参数不一致时对系统性能产生的影响。     

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。     

环路声学共振多级行波热声发动机的机理研究

针对环路声学共振多级行波热声发动机的工作机理进行了研究,重点分析了环路声学共振4级行波热声发动机无负载工作情况,并比较了环路声学共振4级、8级、16级行波热声发动机的工作性能。计算结果表明,这一行波热声发动机具有较好的声场分布并通过增大回热器横截面积有效降低了回热器内的粘性流动损失。增加环路声学共振多级行波热声发动机的级数仍能获得较为理想的工作性能,并能够增加整机产生净声功率,降低谐振管消耗声功率的比例,相对传统带驻波谐振管的行波热声发动机更为紧凑。     

行波型热声发动机谐振管的调相作用

基于环形圈加谐振管的热声发动机的两自由度模型构思,在调相机理上开展了工作.系统分析和仿真研究表明:谐振管对于热声发动机系统不仅是决定系统工作频率、储能和稳定工况,还对行波型热声发动机的声场产生调相作用.针对不同形式的谐振管(谐振管,谐振腔和容腔),以及不同体积的容腔负载(10 L,20 L,40 L)进行仿真计算.研究不同条件下,对回热器处的压力和体积流率之间的相位调节作用及声功的影响.在此基础上,对回热器起点、中点和终点3个位置的流体微团进行分析,得到不同位置的p-V图.结果表明,谐振管的确起到调节声场相位的作用,容腔形式的谐振管更有利于回热器内声场的优化,而容腔的体积大小对回热器声场的影响不大.     

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。     

行波热声发动机的优化设计

对行波热声发动机进行了优化设计，对回热器内部功的损失和回热器的热漏损失进行了分析，给出了行波热声热回热器的优化结构，对于设计行波型热声发动机有非常重要的理论指导意义。     

行波型热声制冷机及混合工质的实验研究

行波型热声制冷机,因采用热声发动机驱动脉冲管制冷机,使消除低温制冷机中的运动部件成为可能.作者建立了行波型热声制冷机实验装置,采用氮气、氦气及其混合气进行了行波型热声发动机与脉冲管制冷机的配合实验,获得73.8℃的最大温降.着重研究了热端气体温度、压力振幅和冷端温降的变化规律.     

热声斯特林发动机系统起消振过程研究

在自行研制的1台行波型热声斯特林发动机上考察其起振和消振行为。针对不同的加热功率和充气压力，系统地研究了起消振过程中的温度、压力变化特性，着重分析了滞后回路形成的过程和影响热声系统滞后回路的因素，指出滞后回路存在的条件，对深入理解热声系统的起消振行为具有参考意义。     

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。     

Experimental investigation on a thermoacoustic engine having a looped tube and resonator

The purpose of this paper is to study the impact of regenerator hydraulic radius, resonator length, and mean pressure on the characteristics of the tested thermoacoustic engine, which has a looped tube and resonator. Two different acoustic oscillations are observed in the tested engine [Yu ZB, Li Q, Chen X, Guo FZ, Xie XJ, Wu JH. Investigation on the oscillation modes in a thermoacoustic stirling prime mover: mode stability and mode transition. Cryogenics 2003;43(12):687-91]. In this paper, they are called two acoustic modes, high frequency mode (with a frequency independent of the resonator length) and low frequency mode (with a frequency depending on the resonator length). Experimental results indicate that the relative penetration depth (the ratio of penetration depth over hydraulic radius) plays an important role in the excitation and pressure amplitude of the two acoustic modes. For each tested regenerator hydraulic radius, there is a measured optimal relative penetration depth, which leads to the lowest onset temperature difference. Note that, in the tested engine, the measured optimal relative viscous penetration depths are in the range 3-5 (for low frequency mode). Furthermore, experimental results also show that the resonator length affects the presence of high frequency mode in this engine.     

热声热机的频率特性研究

热声效应是热声回热器与热声工质在一定的温度梯度作用下相互作用的结果,热声热机的频率是热声系统的一个重要参数,对于热声制冷机其直接决定了消耗声功而泵热的可能性.分别分析了不考虑热粘效应和考虑热粘效应时空谐振管的谐振频率,认为考虑热粘效应时,谐振频率大于不考虑热粘效应时的频率,同时分析了有温度梯度存在时的热声驱动器和热声制冷机的谐振频率,认为热声器件的存在改变了系统的频率特性,使系统的频率高于没有板叠存在时的频率.此结论对于热声制冷机的设计有重要的指导意义.     

基于DeltaE程序的行波热声热机特性研究

采用DeltaE程序编程分析了行波热声热机装置(环行圈与谐振管)内的振荡压力、体积流率、温度、声功和相位等分布情况，得出装置内行波与驻波的变化趋势，并给出一定的分析和结论。     

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。     

关于热声驱动器水冷却器传热和压降的讨论

作为热声驱动器的核心部件,冷却器性能直接影响整机性能.为进一步提高其性能,对两种不同型式的水冷却器的性能进行实验比较并对其各自的热阻和流阻进行分析计算,为今后的改进提供了很好的借鉴.