板叠式回热器段的介观研究

论文摘要

热声热机是一种新型的热机,有着传统热机无法比拟的优点。例如结构简单、没有运动部件、稳定性好、寿命长、无污染等优点,使其成为热机技术研究中的一个热点。回热器段是热声热机的关键部件。热声学的核心是回热器内气体微团的介观热力学微循环。随着热声系统实验研究的不断深入,迫切需要借助粒子成像测速仪等先进的热物理测试技术。热声系统流场的介观测量研究还存在很多空白。Micro-PIV（显微粒子图像测速）技术是上世纪末在传统PIV技术基础之上产生和发展起来的。它运用现代计算机技术、激光技术和数字图像处理技术,突破了传统单点测量的局限性,实现了高精度、无干扰的微流体全场观测。本文使用Micro-PIV系统、自制荧光示踪粒子、透明回热器段模型等搭建了热声学介观测试平台。全文工作可以分为以下几个方面:1.回顾了近几年热声技术研究进展以及激光测速在热声领域的初步研究,总结了近年来热声技术研究的若干热点方向。2.初步建立了适用于热声系统介观测量研究中示踪粒子的模型,对热声交变流场中粒子的运动进行了数值计算,得出了可用于本热声系统介观测量实验的示踪粒子的粒径范围,1并定量分析了粒径、密度、频率等参数对粒子跟随性的影响。3.自制荧光示踪粒子,设计并加工透明板叠式回热器段模型,最后搭建热声学介观测试系统,采集并处理速度场图像,分析了回热器内的流场。最后对整个实验过程中发现的问题提出了几点改进措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景和研究意义
• 1.2 热声技术的发展历史和研究进展
• 1.3 本文主要工作
• 2 热声介观测量的理论和研究方法
• 2.1 前言
• 2.2 热声热机介观热力学循环
• 2.3 MicroPIV 技术
• 2.4 光学成像原理
• 2.5 本章小结
• 3 热声介观的实验测量系统
• 3.1 前言
• 3.2 介观测试系统
• 3.3 板叠式回热器
• 3.4 MicoPIV 系统
• 3.5 自制示踪粒子及浓度确定
• 3.6 本章小结
• 4 热声系统介观测量中示踪粒子的跟随性研究
• 4.1 前言
• 4.2 模型的建立
• 4.3 结果与分析
• 4.4 本章总结
• 5 介观测量初步试验
• 5.1 MicroPIV 的实验测试台架
• 5.2 系统工作时序的设置
• 5.3 示踪粒子的投放
• 5.4 实验过程
• 5.5 实验结果及分析
• 6 全文总结与工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1：攻读学位期间发表的论文及参与的项目