本文關(guān)鍵詞：艦載電子設(shè)備熱聲冷卻系統(tǒng)的研究

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【摘要】：艦載電子設(shè)備,特別是艦載雷達(dá)是最大的熱源,需要不間斷的冷卻以保持它的正常工作和盡量改善其紅外隱身效果。然而,雷達(dá)在其整個生命周期都處于嚴(yán)酷的高溫和高濕等復(fù)雜物理環(huán)境下工作,因此要確保其冷卻系統(tǒng)在此惡劣工況下長期穩(wěn)定的運行面臨很大挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)的制冷壓縮機機不同,熱聲制冷機沒有任何運動或旋轉(zhuǎn)的機械部件,這為開發(fā)高可靠性和長使用壽命的艦載電子設(shè)備冷卻系統(tǒng)提供了可能。本文論述了熱聲技術(shù)的研究背景和意義,并對艦載電子設(shè)備熱聲冷卻系統(tǒng)開展了初步的理論研究和物理樣機設(shè)計及制造,最后在實驗室進(jìn)行了實測研究。主要研究內(nèi)容包括:(1)建立了熱聲系統(tǒng)的電-磁-機-聲-熱多物理場耦合模型;(2)設(shè)計了由雙邊對稱正弦彈簧支撐的大行程、高效率的動圈式直線馬達(dá);(3)設(shè)計制造由揚聲器驅(qū)動的駐波式熱聲制冷機;(4)系統(tǒng)地實驗研究了驅(qū)動頻率、驅(qū)動器室邊界條件、聲諧振管長度、板疊長度和板疊中心位置對冷熱端溫差和聲壓的影響。通過研究發(fā)現(xiàn):(1)板疊長度和中心位置對熱聲轉(zhuǎn)換效率影響較大,需要理論與實驗聯(lián)合來確定它們的最佳值;(2)熱聲驅(qū)動揚聲器的固有頻率受聲諧振管的長度影響較大:諧振管越短,附加氣體彈簧剛度越大,導(dǎo)致?lián)P聲器的頻率變高;(3)當(dāng)揚聲器的固有頻率與諧振管的聲學(xué)共振頻率相同時,熱聲轉(zhuǎn)換效率最高;(4)在正常室溫、室壓(靜壓為1個大氣壓)和空氣為聲學(xué)介質(zhì)的條件下,在50W(20V,8?)供電的驅(qū)動下,首次實現(xiàn)了冷熱端溫差為37℃的熱聲制冷機系統(tǒng)。這為熱聲制冷系統(tǒng)在艦載電子設(shè)備冷卻系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了強有力的支持。
【關(guān)鍵詞】：熱聲 直線馬達(dá) 雷達(dá) 艦船
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U674.703
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-23
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 熱聲效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)10-11
• 1.3 熱聲理論的進(jìn)展11
• 1.4 熱聲理論應(yīng)用11-21
• 1.4.1 熱聲發(fā)動機12-17
• 1.4.2 熱聲制冷機17-21
• 1.5 本文研究內(nèi)容和創(chuàng)新點21-23
• 1.5.1 研究內(nèi)容21-22
• 1.5.2 主要創(chuàng)新點22-23
• 第二章 線性熱聲理論23-43
• 2.1 聲學(xué)和熱力學(xué)概述23-32
• 2.1.1 熱機聲場23-24
• 2.1.2 熱力學(xué)原理24-26
• 2.1.3 熱力學(xué)分析26-32
• 2.2 線性熱聲理論32-40
• 2.2.1 基本假設(shè)32
• 2.2.2 熱聲學(xué)方程32-39
• 2.2.3 局限39-40
• 2.3 熱機的效率40-42
• 2.3.1 熱聲制冷機40-41
• 2.3.2 熱聲發(fā)動機41-42
• 2.4 本章小結(jié)42-43
• 第三章 動圈式直線馬達(dá)設(shè)計43-77
• 3.1 工作原理和結(jié)構(gòu)44-45
• 3.2 數(shù)學(xué)模型45-52
• 3.2.1 機械動力學(xué)系統(tǒng)45-49
• 3.2.2 電磁系統(tǒng)49-50
• 3.2.3 系統(tǒng)微分方程組50
• 3.2.4 數(shù)學(xué)模型共振特性分析50-52
• 3.3 動圈式直線馬達(dá)設(shè)計與分析52-75
• 3.3.1 整體設(shè)計原則和要求52-54
• 3.3.2 總設(shè)計流程54-55
• 3.3.3 電磁系統(tǒng)設(shè)計55-62
• 3.3.4 機械系統(tǒng)設(shè)計62-74
• 3.3.5 最后計算結(jié)果列表74-75
• 3.4 本章小結(jié)75-77
• 第四章 熱聲制冷機的設(shè)計和實驗分析77-103
• 4.1 設(shè)計原則和要求77
• 4.2 設(shè)計流程77-79
• 4.3 工作參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)79-93
• 4.3.1 氣體工質(zhì)、平均壓強和平均工作溫度79-80
• 4.3.2 諧振頻率和驅(qū)動比80-81
• 4.3.3 部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)81-93
• 4.4 熱聲制冷機實驗研究93-102
• 4.4.1 諧振管長度95-96
• 4.4.2 驅(qū)動器室96-98
• 4.4.3 板疊長度和中心位置98-102
• 4.5 本章小結(jié)102-103
• 總結(jié)與展望103-105
• 本文總結(jié)103-104
• 下一步的工作104-105
• 參考文獻(xiàn)105-111
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果111-112
• 致謝112-113
• 附件113

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：681048