非对称双级环路行波热声热机的实验研究*

对于双级环路行波热声热机,两个热声核的相对位置直接影响到其起振温度,而热声热机的起振温差决定了其可利用的热源品位。基于线性热声理论分析,通过改变两个热声核的相对位置,研究了两个热声核的相对位置改变对其起振温差、压力振幅和压比等的影响。结果表明,双级环路行波热声热机的起振温度随着两个热声核从中心对称位置逐步靠近时先下降再上升,当两个热声核之间的谐振管长度比例为1:3.5时,系统获得最小的起振温差为59.6℃（工质为N₂,充气压力为2.5 MPa）。在相同温差下,该系统在谐振管长度比例为1:3.5的位置相较于其他位置具有较大的压力振幅和压比。     

变径管对双级行波热声发动机的性能影响研究

在双级行波热声发动机的谐振管中加入变径管, 并利用deltaEC(Design Environment for Low-amplitude ThermoAcoustic Energy Conversion)对其进行数值模拟分析, 探究变径管在2个热声热机单元中无负载及外接负载时, 对换热器间温差和回热器声功输出性能的影响。通过调节变径管的内直径、长度和位置, 分析其对双级行波热声发动机的影响。模拟结果表明, 在恒功率的情况下, 变径管通过在不同的位置和内直径下有效调节相位、压力幅值、体积流率等, 从而影响热声发动机的系统稳定温差和输出性能, 使热声热机出现低稳定温差、高能量产出或更高的相对效率, 从而适应不同应用场合, 合理规划能源使用。