驻波型热声驱动脉管制冷工作特性研究

论文摘要

热声驱动脉管制冷从室温到低温完全无运动部件,具有结构简单、运行可靠、以热能驱动和工质环保等突出优点,是一项具有广泛应用前景的新技术。为进一步研究热声发动机与脉管制冷机之间的耦合关系,撑握其工作特性,进而提高热声驱动脉管制冷性能,本文针对以下几个方面开展了理论和实验研究工作:1、基于线性热声理论的热声驱动阻容负载系统模拟程序的移植和改进对已有的热声驱动阻容负载系统模拟程序进行了平台移植和模块化,提升了该程序的易用性和可扩展性,为后续研究提供便利。2、带声压放大器的热声发动机驱动阻容负载数值模拟利用线性热声理论对热声发动机通过声压放大器驱动阻容负载进行了数值模拟,并对模拟结果进行实验验证。根据计算结果分析了声压放大器长度和直径以及负载阻抗对整机性能的影响,揭示了其对于输出压比和声功率放大作用的原理,初步总结了热声发动机通过声压放大器与阻容负载的耦合关系。3、带声压放大器的热声发动机驱动两级脉管制冷实验研究开展了充气压力和加热功率对驻波型热声发动机通过声压放大器驱动两级双向进气型脉管制冷机性能影响的实验研究。在2.8 MPa平均工作压力、2.0 kW加热功率下,采用长度3.4 m、直径8mm的声压放大器,脉管制冷机入口压力振幅和压比分别达到0.223 MPa和1.174,第二级脉管的最低制冷温度降低到41.2 K。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 主要符号表
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景与研究意义
• 1.2 热声发动机的实验研究进展
• 1.3 热声发动机驱动脉管制冷机的研究进展
• 1.4 本文工作
• 第二章 基于线性热声理论的热声驱动阻容负载系统模拟程序
• 2.1 线性热声理论介绍
• 2.2 带声压放大器的热声驱动阻容负载模拟程序
• 2.3 本章小结
• 第三章 带声压放大器的热声发动机驱动阻容负载数值模拟
• 3.1 带声压放大器的热声发动机驱动阻容负载系统
• 3.2 声压放大器祸合热声发动机与阻容负载模拟计算分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 带声压放大器的热声发动机驱动两级脉管制冷实验研究
• 4.1 带声压放大器的热声驱动两级脉管制冷实验装置
• 4.2 热声驱动脉管制冷实验结果及分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 全文总结
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表论文及获奖情况
• 致谢