磁致伸缩换能器谐振腔内介质密度声场分析*

汪建新，王晓明，晋 康

（内蒙古科技大学机械与工程学院，内蒙古包头 014010）

0 引言

热声制冷是一种新兴的绿色技术，也是满足各种制冷需求的替代技术[1]。作为一种新兴的有前途的技术，其比传统的蒸汽压缩制冷系统具有诸多优点[2]，如没有运动部件，不需要外来材料，以环境友好的气体如空气或氦气作为工作物质，可靠性更高。热声制冷机将声能转化为冷量，封闭谐振腔中的气体在声能的作用下产生驻波。驻波引起整个热声堆的温差。冷热热交换器位于热声堆的两侧，冷热交换器利用二次循环流体从冷室吸收热量。并且冷热交换器周围的气体吸收热量，并通过堆的小孔被泵送到热热交换器[3]。在其作用下，气体微团不断进行收缩与膨胀与热声堆进行热量交换[5]。

磁致伸缩换能器[4]作为新型的换能器将电磁能转变为机械能，可以满足微型热声制冷机驱动所需要的大振幅与高频率的要求。利用磁致伸缩换能器的磁机耦合特性，通过改变对换能器施加交变电流激励和频率的大小来使谐振腔内获得最大的声压值，使得整体机获得高效的制冷量。

对于谐振腔的分析大多是对谐振管时间位移激励或端口压力[6]，对其进行声场内的数值模拟研究和流体力学分析，得到谐振腔内一些参数变化规律[7－13]。与之前的研究工作不同，本文对谐振腔内的气体施加不同的基础压力，并利用有限元软件ATILA 进行分析，计算不同谐振腔压力下由换能器驱动谐振腔产生的声压及辐射板位移值。……