行波热声发电系统的阻抗匹配

摘要

通过系统解耦的方法和理论分析,计算行波热声发动机输出特性和直线发电机的输入特性,同时开展行波热声发电机性能的理论和实验研究.模拟发现,当发动机声功输出处阻抗实部为1.0×107~2.0×107 Pa·s/m3、阻抗虚部在106 Pa·s/m3量级内时,发动机输出声功率及热声效率高,发动机高效工作的频率约为65.5 Hz;直线电机性能受工作频率、外接负载等因素的影响,最佳工作频率约为72Hz,最优外接负载为80~200Ω;在3.16MPa的充气压力和550℃的加热温度下,该发电系统的理论发电功率达到了520W以上,最高热电效率达到了24.4%;实验中,最高电功率达到了481 W,最高热电效率达到了15.1%.数值模拟结果与实验结果基本吻合,验证了物理模型的正确性,说明该热声发电系统实现了良好的阻抗匹配.