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
古鑫
,
何雅玲
,
沈超
,
张东伟
,
李玉光
工程热物理学报
设计搭建了一台由双轴跟踪菲涅耳透镜集热器和驻波发动机组成的太阳能热声发动机,并在此基础上研究了不同工质配比、板叠厚度和谐振管长度对起消振温度和压力振幅的影响.实验结果表明,当氦气摩尔比为0.25～0.50时,混合气体有更低的起消振温度和更大的压力振幅.当板叠厚度由0.45 mm减至0.15 mm时,起振和消振温度降低,压力振幅上升.随着谐振管长度的增加,起消振温度降低,压力振幅提高,当谐振管管长2.1m时分别获得297℃和176℃的最低起振和消振温度,以及69.1 kPa的最大压力振幅.
关键词:
太阳能利用
,
热声发动机
,
板叠
,
工质配比
,
谐振管
金滔
,
杨睿
,
汤珂
工程热物理学报
谐振管是热声热机的主要部件之一,减小声功在谐振管中的耗散对改善热声热机输出特性具有积极意义.由于近临界区流体的热物性具有特殊性,用其作为工质时将会对谐振管内的声功损耗产生重要影响.本文对声功在以近临界区CO2为工质的谐振管中的损耗情况进行了计算和分析.结果显示,在本文的计算条件下,相较于压力较低的CO2,采用近临界区CO2作为工质可降低谐振管内的声功损耗,并在工作压力略低于临界压力时,谐振管内的声功损耗可达到最小值.此外,在保持谐振频率不变的情况下,采用近临界区CO2作为工质可一定程度上缩短谐振管的长度.
关键词:
热声热机
,
近临界区
,
二氧化碳(CO2)
,
谐振管
汤珂
,
雷田
,
胡敏斐
,
金滔
,
王学斐
工程热物理学报
采用气液耦合振动是降低热声发动机谐振频率和提升其压力振幅的一种有效途径。为了研究液体工质对于气液热声发动机性能的影响,本文针对水、室温离子液体[EMIM][BF_4]、20%氯化钾溶液、40%和50%甲酸钾溶液五种液体工质进行了实验研究和分析。实验数据显示,在相同加热功率下,采用50%甲酸钾溶液时系统谐振频率最低,而水工质对应的谐振频率最高;40%甲酸钾溶液的压力振幅最大,而采用离子液体[EMIM][BF4]时系统压力振幅最小。研究结果表明：采用密度较大的液体工质可获得较低的谐振频率,而密度大、黏度小的液体工质则有利于获得更大的压力振幅。
关键词:
热声发动机
,
气液耦合振动
,
频率
,
压力振幅
潘娜
,
沈超
,
汪双凤
工程热物理学报
本文通过搭建扬声器驱动的热声热机可视化实验台,利用粒子成像测速仪（PIV）和红外热像仪得到冷、热端换热器间速度及温度场分布,对有无声场两种情况下热声核中速度及温度场的变化进行了实验研究。实验结果表明,外加声场改变了热声核中热对流的基本模式,增强了冷热端换热器间的换热能力,对热声核中的温度分布有着显著的影响。揭示了热声核中的流动与换热规律。
关键词:
热声热机
,
温度分布
,
速度场
,
PIV
汤珂
,
吴云翔
,
李康
,
金滔
工程热物理学报
本文基于包含流动和传热两个方面的电路类比理论,针对一具有环路结构的气液相变热声发动机系统进行了模拟计算和分析.重点讨论了排出器、动力活塞、反馈管以及负载液柱的直径和长度对于系统谐振频率和换热器驱动温度梯度的影响.结果显示,该气液相变热声发动机的谐振频率较低(小于1 Hz),排出器和动力活塞的直径,以及反馈管的直径和长度对于谐振频率的影响较大;气液相变热声发动机所需驱动温度梯度比通常气体工质热声发动机小一到两个数量级,各主要部件的直径对气液相变热声发动机所需驱动温度梯度的影响比长度对其影响更为显著.
关键词:
热声发动机
,
气液相变
,
谐振频率
,
温度梯度
张东伟
,
何雅玲
,
王勇
,
陶文铨
工程热物理学报
本文应用Particle Image Velocimetry（PIV）技术,对平行板叠后端交变流场进行了可视化实验研究。实验测得了在热声热机中加入板叠后,交变流动在平板末端涡旋的产生情况,分析了通道中心置轴线上速度分布曲线的变化。结果显示,随驱动比（为最大压力振幅与平均压力之比）的增加,板叠末端涡旋影响区域增大,其结构也由对称变为不对称;板叠末端形状为半圆形时涡旋形状变圆,板叠末端为三角形时涡旋被压扁而紧贴壁面。该研究对深入了解热声板叠术端附近流动状况与热交换之间的相互影响具有意义。
关键词:
热声热机
,
平行板叠
,
交变流动
,
PIV
黄鑫
,
周刚
,
李青
工程热物理学报
热声制冷机由于结构简单、无运动部件,具有广阔的应用前景。本文在已有的小型行波热声发动机的基础上,开展了热声制冷的工作。利用线性热声理论对制冷机进行数值模拟,并对制冷机的各热声元件优化。优化后,系统整体装配横向尺寸仅0.5 m,在充气压力3 MPa,发动机输入功率384 W的条件下,达到了80 K的无负载温度。由于本制冷机由行波型热声发动机驱动,并且是通过线性热声理论优化,因此称之为小型行波低温热声制冷机。
关键词:
高频
,
行波
,
热声发动机
,
脉冲管制冷机
,
回热器
汤珂
,
林小钢
,
黄忠杰
,
金滔
,
陈国邦
工程热物理学报
进行了气液耦合振动驻波型热声发动机定量模拟.重点比较分析了单纯气体振动系统和引入[EMIM][BF_4]室温离子液体作为液体活塞的气液耦合振动系统的运行参数,并考察了液体活塞的质量对热声发动机谐振频率、压力振幅以及板叠热端温度等的影响.
关键词:
热声发动机
,
液体活塞
,
室温离子液体
汤珂
,
雷田
,
林小钢
,
金滔
,
张玙
工程热物理学报
本文针对一台气液耦合振动热声发动机，以1．5kg的水作为液柱，以氮气、氦气、氩气和二氧化碳分别作为气体工质，在2．0MPa平均工作压力下，实验对比了不同气体工质对谐振频率、压力振幅和板叠热端温度等系统性能参数的影响。实验结果表明，在相同加热功率下，采用氩气的系统获得的压力振幅最大；而在相同板叠热端温度下，以二氧化碳为气体工质能够获得最大的压力振幅。
关键词:
热声发动机
,
气液耦合振动
,
工质
