金滔
,
杨睿
,
汤珂
工程热物理学报
起振过程是热声发动机中最重要的过程之一,起振温度的高低直接关系到系统可以利用的能源品位.本文以四级环路行波热声发动机为研究对象,建立了二维数值模型,利用FLUENT软件对该系统的起振过程进行了模拟与分析.通过FFT分析方法对系统的起振过程进行了描述并探讨了充气压力对起振温度的影响.结果显示,在本文的计算条件下,以CO2为工质时较高的充气压力更有利于降低系统的起振温度.
关键词:
热声发动机
,
四级环路结构
,
起振
,
数值模拟
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
李玉光
,
何雅玲
,
王新
,
沈超
工程热物理学报
设计搭建了太阳能热声发动机实验系统,它由双轴全自动跟踪菲涅尔透镜聚焦型集热器和小型化驻波热声发动机两大组件构成.分别对充注不同压力N2、He、Ar三种工质的太阳能热声发动机的起振温度、起振时热声核温度分布、压力振幅进行了实验研究.结果表明,氮气、氦气和氩气在相同充气压力下,He起振温度最高,N2起振温度最低;N2在充气压力1.0 MPa时达到最低起振温度394.8.c,且其压力振幅对充气压力变化不敏感;Ar在充气压力1.0 MPa时达到最低起振温度418.2℃,且其压力振幅随着充气压力的升高而逐渐增加.实验结果为优化太阳能热声发动机系统的热力性能提供了实验依据.
关键词:
太阳能
,
菲涅尔透镜
,
热声发动机
,
热力性能
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
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
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
,
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
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
戴巍
,
罗二仓
,
余国瑶
,
胡剑英
,
张泳
工程热物理学报
双行波热声制冷机因为其内禀的高效率、热驱动及无运动部件的优点,非常有潜力成为常规制冷方式的一种替代技术.为了详细地研究它的工作特点,我们发展了一套较完整的热声模拟程序,可以准确地预测系统工作频率,在一定的误差范围内给出系统的热力性能,并对系统起振的难易程度进行有效的判断.借助于此套程序,我们对行波发动机驱动的行波制冷机进行了数值模拟,主要是对它们之间两种不同的耦合方式(旁通耦合和末端耦合)进行了对比,初步实验结果显示了程序的有效性.
关键词:
行波
,
热声发动机
,
热声制冷机
,
耦合
