余炎
,
孙大明
,
徐雅
,
陈海俊
,
吴珂
,
敖文
,
邱利民
工程热物理学报
时均流诱导的声振荡可以为热声制冷提供驱动源或驱动发电机和换能器发电，为风能利用提供了新思路，是热声领域的最新研究方向之一。本文基于计算流体动力学（CFD）方法，建立了正十字型时均流激声发动机的三维数学模型，采用大涡模拟湍流模型计算。计算结果验证了时均流诱导声振荡效应，揭示出谐振管内声场分布和谐振管内部压力与开口处涡的关系，为后续的实验研究奠定了理论基础。
关键词:
热声
,
时均流
,
风能
,
大涡模拟
,
CFD
徐雅
,
孙大明
,
麻剑锋
,
陈海俊
,
刘凯凯
,
钟会球
,
邱利民
工程热物理学报
时均流激声发动机利用流体诱导声振荡效应把自然界的风和管道气体的动能转化为声场能，可驱动热声制冷机制冷或驱动发电机和换能器发电，为风能利用提供了新思路。在国内首次搭建了正十字型时均流激声发动机实验台，以一台高压风机提供的气流模拟自然风，获得了稳定的驻波声场。在此基础上，揭示了时均流速、平均压力、斯特劳哈尔数等对时均流诱导声振荡的影响。在平均压力为106．19kPa、时均流速为50．52m／s、谐振管长度为0．96m的条件下，该正十字型时均流激声发动机谐振管内的压力振幅达6．20kPa，约为平均压力的5．80％，为时均流激声发动机驱动发电装置和热声制冷研究奠定了实验基础。
关键词:
热声
,
时均流
,
风能
,
发动机
,
声振荡
孙久策
,
邱利民
,
甘智华
,
孙大明
,
方凯
,
刘东辉
,
姜晓
工程热物理学报
为了研究大功率斯特林型脉管制冷机中存在的流动的不均匀性、回热器和脉管内的温度不均匀性、制冷机与压缩机的阻抗匹配等问题，本文基于模拟软件Sage设计制造了一台单级大功率斯特林型脉管制冷机并对其进行了初步试验研究。在60Hz工作频率，充气压力为1．9MPa时，800W输入功率下达到最低无负荷制冷温度56．9K；充气压力为2．0MPa，输入功率为4kW时制冷量为41．2w@77K，与理论模拟结果存在较大差距。实验发现回热器存在严重的温度不均匀性，中部最大温差高达120K。
关键词:
大功率脉管制冷机
,
Sage
,
温度不稳定性
,
温度分布
王波
,
邱利民
,
孙大明
,
刘钰
,
白昆
工程热物理学报
工质对热声发动机的性能有重要的影响.为了进一步增加热声发动机的压力振幅,降低其频率,本文在行波热声发动机中采用CO_2作工质,对采用N_2和CO_2作工质的热声发动机内部声场、压力特性和频率特性进行理论预测,并开展了一系列实验研究.实验结果和理论结果比较吻合,采用CO_2在行波热声发动机中获得1.3的最大压比,对应的压力振幅为0.222 MPa,工作频率降低到18 Hz附近.与N_2相比,采用CO_2提高了行波热声发动机压力振幅的性能.
关键词:
行波
,
热声发动机
,
工质
,
CO_2
何永林
,
邱利民
,
甘智华
,
卢杰
,
唐立
,
陈国邦
工程热物理学报
回热器是脉管制冷机的关键部件之一,其效率对脉管制冷机性能有很大影响.铅丸是常见的蓄冷材料,通常用于回热器的低温端.本文测试和分析了不同品质的国产铅丸和进口铅丸对单级G-M型脉管制冷机性能的影响.采用额定功率为6.0 kW的压缩机驱动,使用进口铅丸脉管制冷机最低制冷温度达12.9 K,这是当前单级脉管制冷机达到的最低制冷温度;40 K时的最大制冷量为57.4 W.使用国产铅丸最低制冷温度为13.6 K,40 K时的最大制冷量为55.9 W.本文对低温制冷机蓄冷材料选择具有一定的参考价值.
关键词:
蓄冷材料
,
铅丸
,
脉管制冷
张学军
,
田新建
,
郑克晴
,
邱利民
工程热物理学报
冰浆具有良好的流动性,有着广泛的用途.气体直接接触式换热具有换热系数高的优点,由于气流的速度可以更高,换热也就可以更充分,换热性能更好.本文利用氮气作为直接接触制冰系统的低温介质进行了制冰实验,分析了流量、流速、温度等因素对系统换热性能和冰堵的影响.
关键词:
直接接触式
,
冰浆
,
气体
李卓裴
,
甘智华
,
邱利民
,
陈杰
,
蒋彦龙
工程热物理学报
4K温区斯特林型脉管制冷机各级回热器的级联温度不仅决定最末级回热器的效率和性能,同时影响前几级回热器为最末级回热器提供的预冷量.本文基于一台采用两级G-M型脉管制冷机预冷的单级斯特林型脉管制冷机,开展了4K温区斯特林型脉管制冷机回热器各级温位布置方式对4K斯特林型脉管制冷机制冷性能以及第一级和第二级预冷量影响的理论及实验研究,为液氦温区完全斯特林型脉管制冷机的设计提供了重要的参考依据.
关键词:
回热器
,
级间温度
,
高频
,
脉管制冷机
,
液氦温区
董文庆
,
邱利民
,
王超
,
甘智华
工程热物理学报
提高液氦温区脉管制冷机的制冷量对于冷却超导磁体和氦液化具有重要意义。本文将已成功应用于单级脉管制冷机和4 K G-M制冷机模拟的回热器模拟软件REGEN用于液氦温区脉管制冷机二级回热器的模拟。计算结果显示,脉管制冷机在4.2 K的制冷量一定程度上随着二级质量流量的增加而增大。在此基础上,我们在实验中采用不同质量流量的压缩机对第二级进行驱动以对计算结果进行验证。实验结果与计算结果基本吻合。在用单台6.8 kW压缩机同时对第一级和第二级驱动时,制冷机在第一级和第二级分别有20 W@40 K和0 7 W@4.2 K的制冷量。改用双压缩机和双旋转阀分别驱动第一级和第二级（第一级：CP4000,第二级：CP6000）,在制冷机第一级和第二级分别获得20 W@47.5 K和1 1 W@4.2 K的制冷量,总输入电功率为11.7 kW。这是目前分离型二级脉管制冷机获得的最大制冷量。
关键词:
4K
,
脉管制冷机
,
制冷量
,
REGEN
张学军
,
王晓蕾
,
陆军亮
,
邱利民
,
张小斌
工程热物理学报
随着大型空分设备的发展,立式径向流双层床分子筛吸附器也得到了越来越广泛的应用.本文通过分析吸附器内二氧化碳及水蒸气的传热传质特性,建立了双组分气体吸附动态模型,获得了吸附器内部温度及浓度分布规律,为立式径向流吸附器提供了设计依据.
关键词:
变温吸附
,
吸附平衡方程
,
径向流
,
空气分离
