振荡流回热器性能实验装置研究

摘要

实际应用中，回热器大多工作在高频振荡流和大脉动压力工况下，目前回热器在振荡流中的流动与换热的实验尚未得出可靠的数据，造成回热式热机和制冷机的研制设计缺乏精确可靠的基本数据，因此研制一套既能模拟回热器振荡流与换热工况又能对回热器内动态压力、温度、质量流率等瞬变参数定量测量分析的实验装置系统，是促进回热器性能实验研究发展的关键。
　　 本文针对回热器中振荡流与换热性能实验装置研制问题，重点做了以下研究工作：
　　 1.系统回顾了振荡流下回热器流动与传热问题研究的发展历史和最新成果，分别从理论研究、数值模拟、实验研究方面做了详细介绍。
　　 2.在研究前人实验装置研制经验的基础上，采用以平衡热力学为基础的史密特预算和分析方法，研制了单活塞驱动的脉管型热机回热器实验装置系统，实验装置的基本参数为：采用丝网填充型回热器，工作流体为氮气或氦气，最大平均工作压力0.5MPa,回热器热端最高温度673K,工质的振荡流频率可调节至60Hz。
　　 3.对实验装置的优化和扩展方法进行了研究，研究了单活塞驱动的脉管型热机回热器实验装置系统，成功实现了回热器振动流工况。研究了双直线电机驱动的斯特林热机型回热器实验装置和单活塞驱动的热声斯特林热机回热器实验装置，分析了其可行性和设计难点。
　　 4.研究了实验装置的位移量测量系统、动态压力测量系统和动态温度测量系统的设计和校准方法。