刘迎文
,
何雅玲
工程热物理学报
针对热声发动机中复杂的起振、消振行为,在自行研制的"驻波型热声发动机试验平台"上,开展了工质类型、加热功率、充气压力等参数对热声发动机起振、消振行为的影响规律研究.试验结果表明:当采用纯氦气和90%氦气+10%氩气的混合气体时,系统存在一最佳的充气压力值,使起振温度和消振温度达到最低;而其余工质,其起振温度与消振温度均随着充气压力增加而逐渐提高;与此同时,由于加热功率对板叠热端温度影响较小,故采用板叠热端温度作为行为特性参数更为合理.
关键词:
热声发动机
,
起振过程
,
消振过程
,
特性参数
李东
,
何雅玲
,
王国祥
,
刘迎文
,
肖杰
工程热物理学报
本文采用有限容积法对制冷剂喷射冷却(Cryogen spray cooling,CSC)过程进行了数值分析,研究了皮肤组织温度场随时间、空间的分布规律,初步分析了喷射过程中可能发生的冷损伤.探讨了不同喷嘴距离对于喷射换热过程的影响.结果表明:本文的模拟结果定性符合文献中的试验结果;由于制冷剂喷射不均匀性带来的冷保护不足问题可以通过适当延长冷却时间(如大于80 ms)加以避免;低温制冷剂带来的冷损伤仅局限于浅表皮层,不会对人体造成伤害;喷射距离对于整个换热过程的影响非常有限,可以较为自由地布置喷嘴位置.
关键词:
制冷剂喷射冷却
,
葡萄酒色斑
,
数值模拟
刘迎文
,
何雅玲
,
沈超
,
黄竞
工程热物理学报
针对热声热机中存在着强烈的非线性热声自激振荡现象,在自行研制的"驻波型热声发动机试验平台"上,对采用He/Ar混合工质的驻波热声发动机系统的起振与消振过程的动态特性进行了详细的试验研究.试验结果表明:对于混合工质热声发动机系统同样存在热声自激振荡的滞后现象和振荡滞后回路;并且在一定的氦氩配比下,发现了"二次起振"的现象,更进一步验证了热声自激振荡的复杂性.
关键词:
热声发动机
,
自激振荡
,
滞后回路
,
二次起振
刘迎文
,
何雅玲
工程热物理学报
为了进一步探究脉管制冷机内部流场与温度场的复杂时空特性,采用数值模拟方法,详细研究和分析了基本型、小孔型和双向进气型脉管制冷机的关键部件一回热器和脉管组件内流场与温度场的时空变化特性,得到了相应的时空分布图,有助于直观地理解回热器与脉管组件内热力参数的动态变化情况.与此同时,通过分析小孔阀和双向进气阀对脉管冷热端温度波动的影响规律,进一步指出:小孔阀和双向进气阀均会导致脉管冷热端的温度波动,且小孔阀造成的温度波动幅度要大于双向进气结构,因此,小孔阀是导致脉管冷热端温度不规则变化的主要因素.
关键词:
脉管制冷机
,
流场
,
温度场
,
时空特性
刘迎文
,
何雅玲
工程热物理学报
为了进一步研究系统非对称性对DC流现象和脉管制冷机中直流分量对制冷性能的影响,采用数值模拟方法,引入了描述系统阻力元件的非对称性的几何参数-不对称率,详细研究了系统不对称性对脉管制冷机DC流、制冷性能的影响规律,并且在分析和比较不同流向和幅值大小的条件下,详细研究了DC流的流向和幅值对脉管制冷机的关键部件脉管和回热器的壁面温度分布特性的影响规律.数值验证了将壁面温度分布作为描述脉管制冷机中DC流的流动方向和大小的判定准则的正确性,且回热器和脉管的壁面温度分布的非线性越强烈,预示着系统内DC流的流向和幅值越大,对制冷性能的影响越剧烈,并间接指出系统热力不对称性是造成DC流的主要原因,为进一步发现和抑制直流现象提供了可靠的理论依据.
关键词:
脉管制冷机
,
DC流
,
非对称性
,
数值模拟
刘迎文
,
何雅玲
,
黄竞
,
沈超
工程热物理学报
在自行研制的"驻波型热声发动机试验平台"上,对采用He/Ar混合工质的驻波热声发动机系统的热力特性进行了详细的试验研究.试验结果表明:采用混合工质可以有效地提高热声发动机的热力性能,当氦氩配比为4:1时,系统压比较纯质提高50%以上;另外,采用混合工质可以明显地降低系统的起振温度与消振温度,当氦氩配比在30%～50%之间时,起振温度和消振温度平均较纯质降低50℃和40℃左右,尤其是较低的起振温度意味着可直接利用低品位热量作为驱动热源,从而扩宽了热声发动机的适用范围.
关键词:
热声发动机
,
混合工质
,
热力特性
,
起振特性
高凡
,
刘迎文
,
何雅玲
,
黄竞
工程热物理学报
热声制冷的基本原理是热声效应,但热声效应一般只在高声强下发生,随之将产生强烈的非线性效应.本文在自行研制的热声制冷机试验台上,研究了板叠对声场非线性的影响以及非线性对热声系统性能的影响.结果表明,板叠的存在使得声波明显衰减,压比约减小5%,并且各次谐波的幅值和增长速率较无板叠时均有所降低;非线性效应限制了基波的增长,导致了高次谐波产生,且基波和高次谐波的增长均有发展为饱和的趋势.板叠的存在产生明显的声制冷效果,制冷温度随驱动功率增大先增加后减小.在50 W时达到最低温度5.1℃.
关键词:
热声制冷
,
非线性
,
试验
何雅玲
,
陶文铨
,
吴明
,
刘迎文
工程热物理学报
本文对于脉管制冷机性能的数值模拟方法的发展过程进行了简要的回顾,指出,有限容积法是目前大多数研究者所采用的软件的基本框架.对于作者研究组在过去2年中的主要成果作了简要介绍,包括采用一维模型研究脉管的最佳长径比,最佳混合工质的摩尔配比,以及锥形脉管制冷机的最佳锥角等问题.介绍了对回热器的2维模拟以及对脉管中的自然对流3维计算的主要结果.最后对于进一步发展脉管制冷机数值模拟方法问题提出了作者的见解.
关键词:
脉管制冷机
,
数值模拟
,
有限容积法
赵春凤
,
何雅玲
,
黄竞
,
刘迎文
工程热物理学报
本文建立了小孔型脉管制冷机的物理和数学模型,开发了描述小孔型脉管制冷机内二维可压缩交变流动与传热耦合计算的模拟程序,并对制冷机内的流场和温度场特性及其他一些重要的热力参数进行了详细的分析.通过对小孔型脉管制冷机的数值分析,直观地刻画了脉管制冷机内的工作过程和复杂流动现象,如二次质量流动和速度环形效应等.另外还得到了最佳小孔阀半径,对所研究的小孔型脉管制冷机,最佳小孔阀半径约为0.3 mm,当小孔阀开度为此最佳值时,制冷机的制冷量最大.
关键词:
小孔型脉管制冷机
,
数值研究
,
交变流动
黄鹏波
,
丁文静
,
刘迎文
,
何雅玲
,
陶文铨
工程热物理学报
本文对微型同轴脉管制冷机最低制冷温度的影响因素进行了实验研究.试验结果表明:在其他运行参数不变的情况下,随着氢浓度的逐渐减少,最低制冷温度也逐渐降低,当氢的摩尔浓度小于20%时,其最低制冷温度和纯氦相差不大.不同的氢氦配比下,该脉管制冷机的最佳运转频率为16.7 Hz.随着系统平均压力的提高,最低制冷温度也随之下降,但变化幅度越来越小.
关键词:
微型同轴脉管制冷机
,
氢氦混合工质
,
最低制冷温度
,
最佳频率
,
充气压力
