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
,
蔡亚超
,
沈惬
,
章杰
,
张宁
,
乔鑫
,
孙大明
工程热物理学报
高温超导技术及小型低温液化装置的应用极大地促进了大冷量低温制冷机的快速发展.斯特林制冷机具有效率高、冷却速率快、制冷温度范围广等特点,并且其技术相对成熟、成本较低,是千瓦级制冷装置的首选机型.本文设计搭建了一台曲柄连杆机构驱动的斯特林制冷机.在充气压力为1.65 MPa时,可在4.8 min内降至液氮温度,并获得了636W的制冷量,其相对卡诺效率约为16.8％.采用Sage软件对该制冷机的工况和关键部件的尺寸进行了优化,为后续制冷性能的提升提供了参考.
关键词:
斯特林制冷机
,
回热器
,
换热器
,
高温超导
,
液化
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
孙大明
,
邱利民
,
严伟林
,
陈萍
,
甘智华
工程热物理学报
热声发动机利用热声效应将热能转换为机械能,热能由核心部件加热器提供.加热器在热声发动机的能量传递和转化过程中起着举足轻重的作用.针对热声发动机的工作特点,介绍了一种采用时均流对流换热公式进行热声发动机用加热器设计的方法.基于该方法,设计了一种新型热声发动机用电加热器,并应用于自行研制的大型多功能行波热声发动机试验台.设讣计算和实验结果表明,该加热器能够充分满足热声发动机的加热要求.本文对以振荡流体为特征的换热器设讣具有一定参考价值.
关键词:
热声发动机
,
加热器
,
振荡流体
徐志元
,
孙兆奇
,
李爱侠
,
孙大明
材料科学与工程学报
doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2000.01.022
以真空烧结的Ag-MgF2粉体为蒸发材料,用真空蒸镀法制备了Ag-MgF2金属陶瓷薄膜,X射线衍射、红外以及紫外-可见光谱研究表明:薄膜为由纳米fcc-Ag晶粒镶嵌于主要为非晶态的MgF2基体中构成.在400～1600cm-1波数范围,Ag-MgF2金属陶瓷薄膜具有400～600cm-1的MgF2晶体特征吸收带和Ag-MgF2复合结构产生的730～1250cm-1的吸收谱带;在200～800nm波长范围,Ag-MgF2金属陶瓷薄膜对波长为220～800nm的光波均具有很低的反射率和很强的吸收,对波长为340～580nm的光波吸收率高达85%以上;而在紫外光区,Ag-MgF2薄膜则具有高反射率(＞51%).
关键词:
Ag-MgF2金属陶瓷薄膜
,
复合结构
,
光学特性
李爱侠
,
孙大明
,
孙兆奇
,
宋学萍
,
赵宗彦
,
刘艳美
功能材料
报道了用电子薄膜应力分布测试仪测量了不同温度、不同厚度的Ag-MgF2复合薄膜的内应力变化情况,得到了基底温度(退火温度)在300～400℃范围内薄膜平均应力最小,且处于张应力向压应力转变区域.XRD分析表明,在Ag-MgF2复合薄膜中Ag对复合薄膜内应力的影响大于MgF2.
关键词:
Ag-MgF2复合薄膜
,
内应力
,
微结构
孙大明
,
邱利民
工程热物理学报
热声发动机作为一种完全没有运动部件的能量转化和传输机械具有广阔的应用前景.为了提高热声发动机的驱动性能,本文采用变负载法对热声发动机性能的影响因素进行了实验研究.实验结果表明,负载的阻力和容抗对热声发动机的加热温度、压比和声功引出有重要影响.同时,实验中还发现了能够使热声发动机瞬时消振和起振的实验方法,将极大方便对热声发动机的开关控制.
关键词:
热声发动机
,
压比
,
负载
孙大明
,
赵益涛
,
王凯
,
郭轶楠
,
屈稳太
,
邱利民
工程热物理学报
热声发电是一种新型的发电技术,可以有效利用太阳能、工业废热等低品位能源.基于线性热声理论建立了热声发电系统中直线发电机的物理模型,对其声电转换参数进行了模拟计算.设计并搭建了热声发电系统用直线发电机的实验台,通过测量发电机活塞位移、入口压力、背腔压力、输出电功等参数,对发电机的运行特性特别是声电转换效率进行了研究,初步证明了理论模型的可靠性.此外,还提出了一种简单测算直线发电机效率的有效方法.
关键词:
热声
,
直线发电机
,
声电转换
