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。     

热声回热器自激振荡特性的研究

从热动力学理论出发,定量地证明回热器的自激振荡特性为负阻尼振荡。回热器是热机系统的热声源,从外热源吸收热能补偿热机系统的能量耗散,维持系统的热声振荡。对不同的回热器填料进行比较,为回热器的填料选择提供了理论依据。     

吸附剂型回热器热声热机

介绍了回热器热声制冷机理及发展简况,并对回热器填料为金属网格和吸附剂两种材料的热声特性作了对比,给出强化吸附剂型回热器热声特性的方法,并提出吸附剂型回热器热声制冷机更应能广泛适用于低温热源,无运动部件,清洁制冷的建议。     

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。     

扬声器驱动热声制冷机的频率特性研究

对电声制冷机的电声效率的影响因素及与工作频率的关系做了实验研究。实验表明,回热器长度和填料种类、位置以及谐振腔长度、工作气体等都对工作频率有影响,存在一个频率迁移,使制冷机工作在优化范围。对于扬声器参数及电声效率计算采用网络模型做了验证计算。计算结果和实验是一致的。     

运动回热器的泵热制冷作用

讨论了运动回热器的泵热制冷作用，建立了运动回热器控制方程的解析解。根据由热声理论得到的回热器泵热作用判据，指出回热器的泵热制冷作用有流道上有截面分布，这个截在分布受回热器运动的严重影响；讨论了回热器运动的相位及振幅对其泵热制冷作用的影响，所得结论表明了热声理论对热式热机工程实践发展的重要指导意义。     

微型热声斯特林制冷机填料多孔频率研究

介绍了通过直接测量微型热声斯特林制冷机(MMTASR)填料等效流阻进而辨识MMTASR回热器的特征频率的办法.测量结果与实际的MMTASR系统的流放大因子和传送损失系数的最优频率范围进行了对比.结果显示一定结构的回热器填料的特征频率与系统的最优频率范围吻合较好,因此这种填料特征频率的辨识方法可以应用于实际MMTASR系统回热器填料的生产过程中的质量控制.     

热声热机核心部件——回热器

回热器是热声热机热声转换的核心部件。介绍了目前常用回热器种类,回顾了国内外对回热器的研究进展,重点介绍了回热器内部的能量流动情况,并对回热器研究今后的发展趋势进行了展望。     

回热器工作的热声机理

从热致声的瑞利判据出发，给出了回热器工作的数学模型。据此分析证明了回热器不仅是逆流换热器，而且也是一个热声转换部件，即在纵向声波与横向热量波动的耦合下，可以实现热致声或声泵热或声输热。给出了在理想流体条件下，控制声场条件以调节或控制横向温差，从而改变回热器工作模式的原则方法。进而指出，对于用实际耗散流体的实际回热器，由耗散性质所造成的热声效应截面分布是回热器工作性能的另一决定因素。     

热声热机回热器特性参数影响的模拟分析及优化

本文对回热器的长度、水力半径或板叠间隙、回热器在驻波声场中的位置等回热器特性参数对其性能的影响进行了模拟分析,并在此基础上对回热器或板叠特性参数进行了优化。     

Response of a thermoacoustic refrigerator to the variation of the driving frequency and loading

The performance of a thermoacoustic refrigerator subjected to variable loading was analyzed experimentally and the data were compared with those obtained using a computational model. The computational model relies on one-dimensional cross-section-averaged equations discretized using the network analogy. The thermoacoustic refrigerator was modeled by dividing it into 1 mm long slices in the direction of the acoustic axis. The hot heat exchanger of the thermoacoustic refrigerator was maintained at ambient temperature and the temperature of the cold heat exchanger was varied to achieve temperature differences of ΔT=0, 5 and 10 K along the stack. The cooling load was measured and calculated for these temperature differences while varying the driving frequency between 30 and 65 Hz. The contribution of the progressive and stationary waves and the losses on the thermoacoustic heat flow was computed and discussed.     

丝网板叠型驻波热声发动机的工作特性研究

基于线性热声理论设计并搭建了一台丝网型驻波热声发动机,采用不同目数的不锈钢丝网进行试验,考察了丝网板叠几何参数和工作压力对热声发动机工作特性的影响,实验结果和线性热声理论计算结果吻合度较好。实验发现,高目数丝网板叠更容易使系统起振,在实验范围内热声发动机采用不同板叠时的最小起振温度均发生在小充气压力下;在不同的充气压力下,存在最优目数的丝网使得发动机性能最佳。对该台热声发动机而言,最佳的丝网水利半径应为热渗透深度的4.5倍左右。     

驻波热声发动机板叠温度分布的红外观察

为了深入研究热声板叠中的能量流动和分布,采用红外热像仪对自行设计搭建的驻波热声发动机板叠进行了温度场观测,重点分析了起消振过程中板叠的轴向和径向温度分布变化.实验结果表明:在起振时,板叠轴向中部的无量纲温度会出现突然升高并随之保持平稳.通过分析不同板叠安装角度下的板叠温度分布,首次发现自然对流会使起振前板叠的径向温度分...     

填料物性对热声器件谐振频率的影响

利用热声网络理论,对热声器件谐振频率进行了分析计算,揭示了热声器件的谐振频率与其填料物性的关系,利用数值计算分析了填料物性对热声器件谐振频率的影响.结论表明在声压一定的情况下,热声器件谐振频率分别随着其填料物性:横截面积、比定压热容以及密度的增大而增大;随着声压的增大,谐振频率分别随填料的横截面积、比定压热容以及密度的增大而增大得更快.     

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。     

Temperature difference generated in thermo-driven thermoacoustic refrigerator

The work proposes a simple and feasible calculation method--network model method to calculate temperature differences generated in thermo-driven thermoacoustic refrigerator (TAR). The theoretical calculation model is first built. The network model is given and used to make numerical calculations under different conditions including heat-pump stack positions in TAR, different oscillating pressure ratios (PR), plate spacings and different stack geometries. Theoretically calculated results show that the former two factors make significant influence on temperature differences, the influence of stack spacing on temperature difference has relation with PR, and cooling effect of pin-array stack is superior to that of parallel plate stack under other same conditions. Furthermore, theoretically calculated results and experimentally measured data are in good agreement at small acoustic pressure amplitude.     

热声系统起振机理的初步研究

根据气体密度、粘度和导热系数等物性参数随温度的变化规律，在对热声系统中热声转换的关键部件丝网板叠进行合理简化的基础上，给出了热声系统起振机理的一种初步解释，对进一步完善热声理论具有一定指导意义。