热声器件的设计和性能优化

摘要

热声热机是一种全新的能量转换装置，它因具有结构简单、运行可靠、使用寿命长、无污染等优点而备受能源动力行业以及制冷与低温领域的关注。经历了近三十年的发展，热声领域已从理论研究走向了应用研究的阶段，热声技术的实际应用给人类的能源开发带来了新的曙光和希望，在低温电子以及航空航天事业方面做出了巨大贡献，为世界的环保插上了美丽的翅膀。有人曾经预言，热机的未来将是属于这种“绿色热机”的时代。
　　 热声器件是热声热机中实现热声效应的核心部件，对热声器件的研究也随着这个大的趋势而变得炙手可热，特别是对热声器件结构及其填料的研究是关键，近来有很多学者在这方面有了新的进展和突破，本文是在前人的基础上继续对热声器件的研究工作，有如下几个方面：
　　 首先给出了几种不同热声器件的设计以及制作过程，并在理论上对比了它们之间的换热性能；以Swift的线性热声理论为基础，对驻波声场平行板叠回热器进行了优化，并验证了内热漏以及粘性不可逆损失对驻波声场热声热机性能的影响，以课题小组自己设计的新型外激励热声发动机为实验台架，比较了几种不同目数不同填料的多段式丝网回热器的性能，得到了丝网回热器填料的填充方式以及填充材料对回热器性能影响的规律，记录了驻波热声热机起振的实验过程；利用热声器件的网络模型，对热声器件谐振频率进行了分析计算，揭示了热声器件的谐振频率与其填料物性的关系，利用数值计算分析了填料物性对热声器件谐振频率的影响。

目录

文摘

英文文摘

主要符号表

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 热声热机及其应用

1.2.1 热声热机工作原理

1.2.2 热声理论的发展历程

1.2.3 热声热机

1.2.4 热声制冷的应用

1.3 热声器件

1.3.1 热声器件工作特点

1.3.2 国内外热声器件模型的研究

1.4 目前热声的研究热点

1.5 本文主要研究内容

第2章 几种不同填料热声器件的设计和比较

2.1 引言

2.2 新型外激励双驱动行波热声热机的热声器件设计

2.2.1 外激励双驱动对置式行波热声热机

2.2.2 丝网回热器

2.2.3 平行板叠回热器

2.2.4 针头回热器

2.3 不同填料热声器件的比较

2.3.1 平板及针头型填料热声器件换热性能的比较

2.3.2 不同填料的丝网回热器换热性能比较

2.3.3 针头及丝网回热器交变流动阻力特性

2.4 本章小结

第3章 热声器件的性能优化

3.1 引言

3.2 驻波声场中的热流及功流

3.3 板叠式热声器件（热声叠）的性能优化

3.3.1 驻波声场制冷机板叠的性能优化

3.3.2 驻波声场热声热机输出功

3.3.3 讨论

3.4 不同目数重叠式丝网回热器的性能优化

3.4.1 实验

3.4.2 回热效率

3.4.3 综合性能参数

3.4.4 基于回热效率以及综合性能参数的优化

3.5 本章小结

第4章 填料物性对热声器件谐振频率的影响

4.1 引言

4.2 热声线性网络模型

4.3 填料物性与热声器件谐振频率的关系

4.3.1 热声器件的计算

4.3.2 热声器件的网络模型

4.3.3 填料物性及其谐振频率之间的关系

4.3.4 讨论

4.4 本章小结

第5章 论文总结与展望

5.1 论文总结

5.2 展望

参考文献

硕士期间发表与课题相关的论文和专利

致谢