駐波熱聲發(fā)動機理論和實驗研究

發(fā)布時間：2020-09-18 09:09

　　熱聲發(fā)動機可以將熱能轉(zhuǎn)換成高振幅聲波,這種聲波可以應(yīng)用于發(fā)電、制冷除塵等領(lǐng)域。世界各國對熱聲技術(shù)的關(guān)注度越來越高,原因在于這種技術(shù)幾乎零排放,成本低,可靠性高,且熱聲發(fā)動機的振蕩氣流可以直接驅(qū)動脈管制冷機,從而實現(xiàn)無運動部件的冷卻系統(tǒng)。駐波熱聲發(fā)動機由于結(jié)構(gòu)簡單,體積較小,制造成本低,受到人們的青睞。本文從熱聲理論、模擬和性能實驗方面開展了對駐波熱聲發(fā)動機的研究工作,主要針對目前主流的兩種駐波熱聲系統(tǒng),即開口式和對稱式駐波熱聲發(fā)動機進行研究。主要工作由以下幾部分組成:分析和介紹了熱聲熱機和熱聲學(xué)基礎(chǔ)理論,從熱聲連續(xù)性、動量和能流方程的角度,探討了線性熱聲理論,推導(dǎo)出駐波熱聲系統(tǒng)模擬仿真的基本數(shù)值方程。通過自行設(shè)計的駐波熱聲系統(tǒng)性能試驗以及DeltaEC仿真模擬相結(jié)合的方式,研究了板疊結(jié)構(gòu)參數(shù)(間距、板厚、位置、長度)和諧振管長度對開口駐波熱聲系統(tǒng)性能的影響。結(jié)果表明:適當增加板疊長度和板疊內(nèi)部的孔隙率,可有效改善板疊內(nèi)部工質(zhì)氣體的換熱,提高系統(tǒng)的性能。在對開口駐波系統(tǒng)研究之后,利用現(xiàn)有的實驗和仿真模擬條件,對對稱式駐波系統(tǒng)也進行了研究,探討了運行參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對發(fā)動機性能的影響。結(jié)果表明:熱聲系統(tǒng)的壓力振幅隨著諧振管長度、工質(zhì)氣體密度和充氣壓力的增加而加大;熱聲系統(tǒng)的起振溫差與操作參數(shù)有關(guān),且隨著諧振管長度的增加而減小。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK05
【部分圖文】：

設(shè)備的使用壽命較長。使用氬氣、氮氣、氦氣等惰性氣效利用低品位能源，例如鍋爐余的利用率，改善當前的能源資源，本文進行了有關(guān)駐波熱聲發(fā)動歐洲的吹玻璃工人首先觀察到了接到長而窄的中空玻璃管時，管象在 200 多年前就已經(jīng)引起人們了一定的進展。在這一領(lǐng)域有許驗等。gins 等在實驗室中通過在一個兩駐波聲波，這就是所謂的“會唱

Rijke管

圖1.2 Soundhauss 管和 Rijke 管Fig 1.2 SSuRGLauss’s tubI aRG RMNOI’s tubI 年，Kramers 首次嘗試研究熱聲現(xiàn)象，他的工作基于邊界層近似理論將計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進行比較時沒有得到理想的結(jié)果，但他的研究科研人員深入研究熱聲現(xiàn)象[7]。隨后，Taconis 的研究表明，如果包含的溫度沿管長變化，尤其是在溫度不高的實驗中，氣柱可能會產(chǎn)生生Kramers 詳細研究了氣體可能產(chǎn)生的熱聲振蕩的消振信號，為了更嚴尼斯的觀點(氣柱中自發(fā)振動的產(chǎn)生生)，在考慮到氣體在圓柱形管中方面考慮了管道內(nèi)溫度梯度的存在，另一方面考慮了導(dǎo)熱系數(shù)以及氣耗的影響。

示意圖,熱聲發(fā)動機,駐波,緒論