熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的回?zé)崞魈匦匝芯?pdf

1、熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)是一種利用熱聲效應(yīng)進(jìn)行工作的新型動(dòng)力機(jī)械。整機(jī)沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，可采用熱能驅(qū)動(dòng)，常用工質(zhì)為惰性氣體，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、環(huán)境友好等突出優(yōu)點(diǎn)。由其驅(qū)動(dòng)的制冷、發(fā)電等系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 回?zé)崞?或板疊)是熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)中實(shí)現(xiàn)熱功轉(zhuǎn)化的場(chǎng)所，因此提高回?zé)崞餍阅苁冀K是研究者不懈追求的目標(biāo)。縱觀熱聲發(fā)展歷史，每一次熱聲技術(shù)的飛躍都伴隨著研究者對(duì)回?zé)崞鞑粩嗌钊氲恼J(rèn)識(shí)和革新。本文主要圍繞行波和駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)中的回?zé)崞?板

2、疊)特性開展理論和實(shí)驗(yàn)研究，取得的主要進(jìn)展如下：
　　 1、行波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)中多段式回?zé)崞鞯母拍钜约癈FD模擬優(yōu)化。
　　 針對(duì)現(xiàn)有斯特林熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)存在的回?zé)崞鳠釗p失和動(dòng)力損失，結(jié)合工質(zhì)物性隨溫度非線性變化的特點(diǎn)，本文提出多段式回?zé)崞鞯母拍?。采用CFD計(jì)算方法以及DeltaE軟件對(duì)現(xiàn)有的熱聲斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行建模，模擬了以氮?dú)鉃楣べ|(zhì)、充氣壓力為2MPa和加熱器溫度為766K時(shí)的壓力振幅、速度振幅以及溫度的系統(tǒng)分布。在CF

3、D模擬中，除回?zé)崞鞑捎脤恿髂Ｐ屯猓麢C(jī)采用湍流模型。通過(guò)上述兩種方法得到的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)：(1)CFD和DeltaE的計(jì)算結(jié)果均表明，在相同的條件下，本文提出的多段式回?zé)岚l(fā)動(dòng)機(jī)的性能均高于原型發(fā)動(dòng)機(jī)。(2)CFD計(jì)算得到原斯特林熱聲熱機(jī)在特定位置處(聲容、諧振管入口、錐形諧振管入口)的壓力振幅結(jié)果較線性熱聲軟件DeltaE獲得的結(jié)果更加接近實(shí)驗(yàn)值。(3)CFD計(jì)算得到起振后回?zé)崞鞯妮S向溫度呈非線性分布，DeltaE的結(jié)果為線

4、性分布，CFD的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量到的溫度分布情況更加吻合，說(shuō)明CFD方法對(duì)熱聲系統(tǒng)的溫度分布具有更好的預(yù)測(cè)作用。同時(shí)，CFD計(jì)算得到多段式回?zé)崞鬏S向溫度分布較原斯特林回?zé)崞鞲呌诰€性分布。說(shuō)明多段式回?zé)崞饔兄跍p小回?zé)崞鲀?nèi)部直流損失。本文還對(duì)CFD仿真得到的整機(jī)模型三通處的流場(chǎng)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該處流場(chǎng)由于壓力和速度的劇烈變化造成一個(gè)周期內(nèi)流態(tài)出現(xiàn)了邊界層分離、漩渦等復(fù)雜流態(tài)，造成較大能量損失。這為進(jìn)一步提高熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)性能提供了改進(jìn)方向。

5、r>　　 2、駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)絲網(wǎng)板疊的輸出特性和起消振時(shí)序的實(shí)驗(yàn)研究。
　　 本文利用DeltaE設(shè)計(jì)了一臺(tái)小型絲網(wǎng)型駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)，搭建了實(shí)驗(yàn)臺(tái)。初步實(shí)驗(yàn)表明，采用絲網(wǎng)板疊可獲得較好的性能，18目絲網(wǎng)時(shí)熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)以氮?dú)鉃楣べ|(zhì)在充氣壓力為2.2MPa可獲得0.2017MPa的壓力振幅。在此基礎(chǔ)上，開展了不同板疊參數(shù)下整機(jī)輸出特性的實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明一定參數(shù)范圍內(nèi)的絲網(wǎng)板疊，對(duì)應(yīng)的最優(yōu)工作區(qū)間不同：低充氣壓力下，低目數(shù)的絲網(wǎng)對(duì)應(yīng)