热声
- 我研制出百千瓦级自由活塞热声斯特林发电样机
百千瓦级自由活塞热声斯特林发电样机。专家组现场测试结果显示，在热源温度为530摄氏度时，发电样机实测最大发电功率达102千瓦。自由活塞热声斯特林发电技术是一种新型热发电技术。基于该技术研制的发电机，主要由自由活塞热声发动机和直线电机两部分组成。发动机主要组成部件为加热器、热声换能器（传统称回热器）、冷却器等，直线电机主要组成部分为动力活塞、永磁体、线圈等。外部热源通过加热器向发动机输入热量，提高加热器的温度；外部冷源则从冷却器带走热量，使之维持在较低的温度
科学导报 2023年80期2023-12-02
- 生物医学微波热声成像*
10631)微波热声成像是一种以生物组织电特性差异为原理基础的多物理场耦合成像方法.其采用脉冲微波作为激发源,通过热弹性效应产生的超声波呈递深层生物组织的结构与功能信息,融合了微波成像高对比度和超声成像高分辨率的优点.目前已在无损脑结构成像、乳腺肿瘤筛查、人体关节炎成像、肝脂肪含量检测等方面展现出了广阔的医学应用前景,有望成为新的物理医学影像方法.本文对微波热声成像技术的物理原理、系统装置以及近来的代表性研究进展进行了系统性的介绍,并分析探讨了微波热声成像
物理学报 2023年20期2023-11-16
- 燃烧室声腔结构对固体火箭发动机热声振荡影响的实验研究①
效或爆炸[6]。热声不稳定是燃烧不稳定最为主要的一种形式,属于声不稳定燃烧,其特点是压力振荡的频率与燃烧室声腔的固有声振频率接近,本质是热源的放热与声场环境存在正反馈机制[7]。热声不稳定燃烧的机理十分复杂,影响热声不稳定的增益和阻尼因素众多,前人对此做了大量理论和实验研究。杨向明等[8]研究了喷管潜入段对翼柱体声腔模态的影响,发现潜入段空腔对低频时的轴向声模态影响很小,但使切向振型的固有频率值减小。王大鹏等[9]通过分析不同装药结构燃烧室的声模态和声学响
固体火箭技术 2023年1期2023-04-26
- 热声效应和热声发动机
部件的发动机——热声发动机.1 什么是热声效应?在认识热声发动机之前,我们先简单了解一下什么是热声效应.早在18世纪初期,热与声之间的相互作用就引起了声学家的兴趣.在此之前,牛顿认为声波在空气中的膨胀和压缩不会影响温度,计算得到空气中声速约为297m·s－1.直到18世纪初期,拉普拉斯考虑了声音在空气中传播时空气温度的变化,从而修正了牛顿的预测值,才得到空气中更为准确的声速.图1热与声之间的相互转化现象也不断被人们发现.早在1777年,ByronHiggi
高中数理化 2022年18期2022-10-26
- 热驱动热声制冷技术发展现状与展望
持续发展。热驱动热声制冷因其独特的优势成为一种气候友好、可靠且极具应用前景的新型绿色制冷技术。热驱动热声制冷技术的原理是利用热声发动机输出的声波驱动热声制冷机从而实现制冷，即获得热—声—冷能源转换。该系统通常采用惰性气体(如氦气、氮气等)做工作介质，并且是一种外燃式的热机，可采用多种低品位能源或太阳能驱动工作，对环境非常友好。此外，热声热机一般由空管段、多孔介质及换热器组成，结构简单、制作成本低且不存在任何机械运动部件，可避免常规热机中因机械摩擦而产生的损
制冷学报 2022年4期2022-08-18
- 非对称双级环路行波热声热机的实验研究*
）0 引 言利用热声效应[1-2]制造的热声热机具有传统热机无法比拟的优点，如结构简单无运动部件、工质环保无危害、使用寿命长、可利用低品位热源、应用范围广等特点[3-4]，具有很好的发展潜力。1979 年，CEPERLEY[5]首次提出行波热声热机概念。在行波热声热机中，气体压力波动和体积流率波动的相位差为零且忽略黏性损失，则气体经历了可逆的热力循环，因此，行波热声热机的理想效率可以达到卡诺循环的效率。CERPERLY 在之后的研究中发现，为获得较高的热声
新能源进展 2022年2期2022-05-06
- 气-液耦合双作用行波热声制冷系统数值模拟研究
解决的重大问题。热声技术是一门新兴的能量转换技术，可以利用可压缩流体往复振荡过程中的热相互作用进行制冷[2-3]、泵热[4-5]或发电[6-7]。系统使用氦气等惰性气体或氮气等环保气体为工质，具有无机械运动部件、寿命长、节能环保等优点。1991年，R.Radebaugh等[8]首次提出热声驱动脉管制冷机，利用热声发动机驱动脉管制冷机代替了传统的机械压缩机，彻底消除了系统内机械运动部件。1996年，Chen Guobang等[9]提出了国内首台双驻波型热声发
制冷学报 2021年4期2021-08-20
- 广义一维势热声发动机微循环的性能分析
迪塞尔[12]和热声[13]循环时，将其工质视为一系列粒子的集合。这些粒子有的是囚禁于一个一维无限深势阱的，也可以是被囚禁于谐振势或者四次势的，甚至可以是箱势中的极端相对论粒子[8−17]。王建辉等[18−19]验证了循环性能计算中粒子的能量谱简化式，并据此得出了广义量子奥托循环的效率及做功量的表达式。本文作者进一步对由2个等压过程和2 个等熵过程组成的热声发动机微循环展开分析。1 广义量子热声发动机微循环模型的建立1.1 系统的量子力学基础普朗克的量子理
中南大学学报（自然科学版） 2021年6期2021-07-14
- 变径管对双级行波热声发动机的性能影响研究
523808）热声发动机是利用热声效应将热能转化成机械能，由于其内部结构简单、无运动部件、运行可靠性高，与传统的斯特林发动机相比具有制造成本较低、环境友好等优点[1]，是一种新型热功转换装置，在太阳能、地热、工业废热等低品位热能利用上具有巨大潜力。而行波热声发动机是一种以热声斯特林循环为基础的可逆循环，理论上可以实现高效的热声转换，并且可以与传统的内燃机相媲美[2-3]。而早期的热声发动机是以驻波为主，由于其热力学循环是不可逆性的，故而无法实现较高的热效
广东工业大学学报 2021年4期2021-06-25
- 基于镂空阵列探头的反射式光声/热声双模态组织成像*
3620)光声和热声成像技术除激发源不同外, 可共用一套数据采集和处理系统, 具有天然的融合优势.本文提出了一种基于镂空阵列的反射式光声/热声双模态成像技术, 该技术利用光纤与天线, 通过镂空阵列的开孔进行光声/热声信号激发, 使得激发光、微波和接收超声信号共轴, 构成明场光声/热声双模态成像模式.通过对探头镂空部分晶元相位和幅值的补偿校准, 成功实现了3 mm直径塑料管、人体手臂、手背和脚背的双模态成像.实验结果表明: 系统空间分辨率为0.33 mm,
物理学报 2021年10期2021-06-01
- 热声发电系统自主协同起振控制策略
何 新 李文瑞热声发电系统自主协同起振控制策略张 健1,2夏加宽1何 新1李文瑞1（1. 沈阳工业大学电气工程学院 沈阳 110870 2. 营口理工学院电气工程学院 营口 115014）以热声发电系统（TAEGS）为应用背景，为了降低系统起振温度、缩短系统起振的时间，提出一种控制热声发电机电动运行将系统牵入谐振的自主协同起振综合控制策略，该控制策略以系统机械谐振时次级位移和初级电流相位差为90°作为频率跟踪控制的判定依据，通过采样次级位移和初级电流信号
电工技术学报 2021年6期2021-03-24
- 碳纳米管薄膜扬声器发展进程
研究者首次提出了热声扬声器的概念[1]，相比于传统的扬声器利用音圈的振动来发出声音，热声扬声器则是通过在薄膜两端施加交流电，使得薄膜发热，周围的空气与其发生热交换从而产生声音，其基本原理图如图1 所示。用碳纳米管制备的薄膜扬声器结构非常简单，同时这种扬声器可以产生宽频率响应范围、高声压级、总谐波失真小和可制备在任意基底上的优势。随着电子产品朝着柔性可穿戴方向发展，用CNT 制备的柔性薄膜扬声器具有很大的潜力。2 薄膜扬声器发展历程CNT 薄膜扬声器的发展如
科技创新与应用 2021年4期2021-01-24
- 涡脱落热声振荡中相似性及涡声锁频行为*
出的涡脱落引起的热声不稳定性一维简化模型,对涡脱落引起的热声振荡中的典型非线性现象进行研究,着重研究了系统的初值敏感性、关键参数对热声振荡的影响规律及涡声锁频现象.首先,采用Galerkin方法将控制方程中压力和速度波动在基函数下展开,使偏微分方程组转化为一簇常微分方程；然后,数值求解得到了不同系统参数下声场的压力和速度波动,并详细分析了系统在不同初始条件下的热声不稳定性,同时研究了不同稳态流动速度对系统热声振荡的影响规律,以及在不同稳态流动速度下热声振荡
物理学报 2019年23期2019-12-16
- 带声学放大器的行波热声发动机声阻抗特性
声学放大器的行波热声发动机声阻抗特性董世充，徐漠北，沈国清，张世平，安连锁(华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京 102206)通过分析带有声学放大器的行波热声发电系统中直线发电机的电-力-声类比图，发现直线发电机的最佳工作状态与行波热声发动机的输出声阻抗特性相关。采用DeltaEC软件计算带有声学放大器的行波热声发动机(以下简称系统)的输出声阻抗特性。计算结果发现，输出声阻抗虚部a为-1×107Pa·s·m-3时，系统的最大输出声功率545.47 W
声学技术 2019年5期2019-11-11
- 斯特林热声发动机压力特性的试验研究
206)0 引言热声发动机是一种可将热能转化为声能的、具有应用前途的动力机械[1]，它通常由加热器、水冷器、回热器和一些空管道组成，整个系统中没有机械运动部件。因此，它具有结构简单、可靠性高的优点，不需要精密加工和昂贵的材料[2]。另外，热声发动机具有多种用途：由热声发动机驱动的脉管制冷机可用于工程应用，如天然气或煤层气液化等[3]；微型化热声系统可用于冷却电子芯片[4]；热声发电系统还可以由工业余热[5-6]以及太阳能热量[7-8]所驱动。低品位热源的利
自动化仪表 2019年7期2019-08-23
- 太阳能热声发电系统热电转换性能仿真研究
衡，安连锁太阳能热声发电系统热电转换性能仿真研究董世充，沈国清，张 衡，安连锁（华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京 102206）太阳能驱动的热声发电系统是一种具有广泛应用价值的新型发电系统。本文提出的太阳能热声发电系统以高倍环形菲涅尔聚光器对太阳能进行集热，然后采用行波热声发电系统进一步将太阳能热量转换为电能。该系统采用光学软件Lighttools对新型太阳能驱动的环形菲涅尔聚光器进行光学仿真，计算出聚光器的集热功率，并将集热功率的计算结果与热声模
热力发电 2019年7期2019-08-13
- 适用于太阳能驱动热声发动机的二次聚光器设计
染、潜在效率高的热声系统结合，是一个全新的、极具前景的研究方向。但已有的太阳能驱动热声系统所采用的传统聚光器，系统复杂，运行调试困难；目前尚缺乏针对热声系统的太阳能聚光器的设计。为此，该文提出了一种适用于太阳能驱动热声发动机的光漏斗一次聚光和渐开线二次聚光器结构，介绍了二次聚光系统的设计方法，并使用Light Tools软件对所设计的聚光器进行仿真计算，并与多种聚光器进行对比分析。结果表明，结合渐开线二次聚光装置的顺向聚焦复合抛物面聚光器，提高了系统的聚光
中国新技术新产品 2019年9期2019-05-21
- 广义一维势中热声制冷微循环的性能分析
锋广义一维势中热声制冷微循环的性能分析鄂青1, 2，吴锋2, 3(1. 华中科技大学 能源与动力工程学院，湖北 武汉，430074；2. 武汉工程大学 理学院，湖北 武汉，430205；3. 海军工程大学 动力工程学院，湖北 武汉，430032)从工质粒子在不同声波势场条件下的量子力学行为入手，建立一套适用于各种一维势场条件的广义量子热声制冷微循环分析模型并推导出广义量子热声制冷微循环的性能参数表达式。以几个典型的一维势场为例，计算分析工质粒子在不同势场
中南大学学报（自然科学版） 2019年3期2019-04-15
- 热声效应及其应用研究进展
中(第一介质)，热声效应是指时均热流与时均声流通过具有温度差的固体壁(第二介质)相互转化，热声机械就是利用热声效应，实现一般的使用目的。早在200多年前，人们就发现热与声之间的微妙关系，其中，Putnam在其综述提到“歌焰现象”，即将两端开口管的一端靠近燃烧的氢火焰时，开口管会发出像风琴管一样的声音[1]。人们开始定性的研究热声现象，其中比较著名的有Soundhauss管[2]与Rijke管[3]，但是这些实验中观察到的振荡很弱，较为强烈的声振荡研究是在C
西安科技大学学报 2018年6期2018-12-12
- 液氦贮存容器中热声振荡发生条件及抑制措施
产生压力振荡，即热声振荡。热声振荡将引发额外的巨大漏热，是不可忽视的因素。典型的例子是，20世纪60年代在阿波罗登月舱超临界氦增压系统设计过程中，鉴于当时的认知，未有任何预先的热声振荡抑制措施，其液氦贮存容器内部的换热器盘管中出现了频率为13～20 Hz，振幅达±41 kPa的压力波动[4]，造成了较大漏热发生。2013年，满满等[5-6]设计并研制的超临界氦贮存容器同样出现了热声振荡，在其液氦贮存阶段，容器中出现了较剧烈的温度和压力波动，并在温度计引线管
真空与低温 2018年3期2018-07-29
- 谐振子耦合型热声驱动脉管制冷机研究
100049）热声效应即热能与声能之间的相互转换。它的两个重要应用是热声发动机和脉管制冷机。在热声发动机中，通过加热器对气体加热，系统内产生自激的压力振荡，热能被转换为声能；在脉管制冷机中，声功在回热器内将热量从低温端搬运到高温端被消耗。热驱动热声制冷机就是将热声发动机和脉管制冷机结合起来，组成一种除振荡气体外没有运动部件的系统［1-4］。这种系统具有机械结构简单、可靠性高、工作气体为环境友好的惰性气体、寿命长等优点，此外它的外燃机可以由各种热源（例如废
制冷学报 2018年1期2018-01-29
- 罗二仓：为中国低温制冷技术上下求索
自己不断壮大的“热声制冷”实力、“热声制冷”贡献与“热声制冷”人才队伍。在这里面，作为中国科学院理化技术研究所副所长、中国科学院低温工程学重点实验室主任的罗二仓，写下了属于自己的辉煌。热声制冷，源于一份朴素的爱国情怀热声现象的发现至今已有200多年的历史，但热声学研究的繁荣却只是最近30多年的事。N.Rott从20世纪60年代开始建立定量的热声理论，首次对热声现象进行了分析，由此，大大激发了人们的研究兴趣。最近10多年中，热声现象在制冷领域的研究开发成了一
科学中国人 2017年30期2017-12-28
- 高频热声发动机的声耦合特性
淯博，马颖高频热声发动机的声耦合特性刘益才，莫双林，雷斌义，夏淯博，马颖(中南大学能源科学与工程学院，湖南长沙，410083)将协同理论引入高频热声发动机的耦合研究中，基于协同理论得出对高频热声发动机耦合的重要影响参数；建立2列热声振荡器在同一个谐振腔中声耦合的数值研究模型，分析高频热声发动机初始相位差及间距、谐振腔长度以及谐振管长度对声耦合作用的影响。研究结果表明：对高频热声发动机耦合有重要影响的参数有热声发动机间的初始相位差、谐振频率以及耦合强度，高
中南大学学报（自然科学版） 2017年9期2017-10-12
- 热声热机换热器性能的分析
汉 430205热声热机换热器性能的分析田一泽，吴 锋*，蒋智杰 ，李 蒙，章超明武汉工程大学理学院，湖北 武汉 430205热声换热器热量传递的速率与效率直接影响着热声热机的性能.耗散理论能更好地揭示换热器的传热优化特性，在热声换热器研究中引入 耗散理论，针对顺流和逆流两种情况，计算了热声换热器的耗散热阻，并和最小熵产原理的结果进行了对比分析.结果表明，在一定条件下，顺流比逆流情况下的不可逆损失要大；当换热器低温端流体的热容量小于高温端流体热容量时不可逆
武汉工程大学学报 2017年4期2017-08-08
- 薄壁结构在热声载荷下的疲劳寿命分析与试验验证
36)薄壁结构在热声载荷下的疲劳寿命分析与试验验证王 建，沙云东(沈阳航空航天大学辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室，沈阳110136)数值研究了热声载荷作用下薄壁结构的动态响应，并开展了薄壁结构的热声激振试验，获取了薄壁结构的热模态频率与不同热声载荷下的动态响应结果。采用热声疲劳寿命预估模型，仿真分析了薄壁结构疲劳寿命随声压级和温度的变化规律。试验与仿真结果对比表明，试验与仿真的模态频率具有一致性，应变响应量级相同。屈曲系数由0增加到1.8，GH
燃气涡轮试验与研究 2017年3期2017-07-25
- 蕴含在热声制冷技术中的物理知识
：文章首先介绍了热声制冷的工作原理，其次运用最基本的力学、声学、热力学与热力统计等知识去推导热声制冷技术最重要的两个参数——热穿透深度和临界溫度梯度，并对知识的学习有了一个新的高度，接着介绍热声理论的发展进程，尤其是非线性效应的研究，然后通过设计热声制冷机的实验验证Rayleigh准则，最后展望热声制冷技术的发展前景。关键词：热声制冷技术；热声理论；驻波；物理知识；热穿透深度；临界温度梯度 文献标识码：A中图分类号：TB61 文章编号：1009-2374（
中国高新技术企业 2017年9期2017-06-01
- 热声发电系统最大声电效率阻抗匹配分析
110034)热声发电系统最大声电效率阻抗匹配分析何 新1，2夏加宽1苏 浩1李文瑞1张 健1(1.沈阳工业大学电气工程学院 沈阳 110870 2.沈阳师范大学数学与系统科学学院 沈阳 110034)为提高热声发电系统的声电转换效率，根据相似理论，结合声学阻抗流源机理进行分析，提出一种永磁直线发电机弹簧机械阻抗和负载电阻抗的声学阻抗匹配设计方法。该方法以提高捕获声功为约束条件，实现声电转换效率最大。进一步地，在弹簧机械阻抗和负载容抗声学阻抗匹配时，给出
电工技术学报 2017年9期2017-05-16
- 不可逆热声制冷机的Ω函数优化
0073)不可逆热声制冷机的Ω函数优化蒋智杰，吴锋，田一泽(武汉工程大学机电工程学院，湖北 武汉 430073)根据热声制冷机参数振荡的特点，建立复指数传热规律不可逆热声制冷机循环模型.提出Ω=(2ε-1)R/ε的优化目标函数.在考虑热阻、热漏、内不可逆性等不可逆因素的情况下，利用有限时间热力学，分析不可逆热声制冷机各性能参数的优化关系.热声制冷机；复指数传热；有限时间热力学；优化0 引言不同于传统的蒸汽压缩式制冷机，热声制冷技术[1-3]是21世纪全新的
湖北大学学报(自然科学版) 2017年2期2017-03-14
- 不同填料对丝网回热器性能的影响
热器的换热效率.热声发动机；热效率；填料；丝网回热器热声热机是一种全新的热机，它因具有结构简单、运行可靠、使用寿命长、无污染等优点而备受能源动力行业的关注.经历了近30年的发展，热声领域已从理论研究走向了应用研究，热声技术的实际应用给人类的能源带来了新的曙光和希望，在低温电子以及航空航天事业方面做出了巨大贡献［1-2］.热声器件（热声叠或热声回热器）是热声热机中实现热声效应的核心部件，对热声器件的研究也随着这一趋势而变得炙手可热，特别是对热声器件结构及其填
武汉工程大学学报 2017年1期2017-03-01
- 热声制冷微循环的特性优化
武汉430205热声制冷微循环的特性优化何秋石，吴锋*，陈浩，田一泽，蒋智杰武汉工程大学机电工程学院，湖北武汉430205建立包含直线过程的热声制冷微循环模型，简要描述了热声微循环过程.应用有限时间热力学的方法分析此模型的循环最优性能，求出了包含直线过程的热声微循环吸热与放热的临界点、循环的制冷量、制冷率及制冷机的性能系数；并由数值模拟得出热声制冷微循环中，制冷量、制冷率以及制冷机性能系数与直线过程压强比和等压过程体积比之间的特性关系.结果表明：制冷机的制
武汉工程大学学报 2016年6期2016-12-30
- 扬声器对Rijke型燃烧器热声不稳定控制效果的研究
ijke型燃烧器热声不稳定控制效果的研究周 昊， 黄 燕， 丁 芳， 王恒栋， 岑可法(浙江大学 能源清洁利用国家重点实验室，杭州 310027)扬声器布置在Rijke管型燃烧器入口和出口处，输出不同频率和声压级的声波可以对热声不稳定进行开环主动控制。试验发现在热声管燃料入口燃料管路布置扬声器是一种有效的热声不稳定主动控制方法，扬声器发出的声波可以使热声不稳定的压力振荡有所衰减，同时也会产生新的和声波同频的压力振荡；在某些工况下，和声波同频的压力振荡幅值甚
振动与冲击 2016年22期2016-12-12
- 磁致伸缩换能器热声制冷机结构设计与验证
）磁致伸缩换能器热声制冷机结构设计与验证孙建平1，汪建新2（1.内蒙古科技大学矿业与煤炭学院，内蒙古包头014010；2.内蒙古科技大学机械工程学院，内蒙古包头014010）在分析热声制冷装置热声转换原理的基础上，对微型热声制冷机主要零部件的结构参数进行设计和计算，确定了一种以磁致伸缩换能器驱动的热声制冷机系统结构。用ANSYS软件对所述系统进行流体动力学分析。实验结果表明，该系统在给定的边界条件下，板叠内部产生热声效应，从热端到冷端有明显的温降。通过实验
现代电子技术 2016年21期2016-12-01
- 双声源驱动热声制冷机特征时间的熵产分析
074双声源驱动热声制冷机特征时间的熵产分析陈浩，吴锋*，何秋石，蒋智杰，田一泽武汉工程大学理学院，湖北 武汉 430074在有限时间热力学理论的基础上，对双声源驱动热声制冷机的回热器声场进行分析，以特征时间为特征参数来表征热声系统的换能效应，寻求特征时间与回热器熵产之间的最优关系以及其他因素对熵产率的影响.结果表明：熵产率随着特征时间的减少，到达一个极小点后再平缓增大，通过调节阻抗比，寻求到一个最佳阻抗比值所对应的最小熵产率，存在一个最优特征时间使得系统
武汉工程大学学报 2016年3期2016-09-27
- 行波热声发电系统自激振荡的非线性动力学研究
00049)行波热声发电系统自激振荡的非线性动力学研究徐静远1,2陈燕燕1罗二仓1*(1中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室 北京 100190) (2中国科学院大学 北京 100049)利用非线性热声网络模型建立了一种行波热声发电系统的简化动力学演化方程，考察了系统自激振荡过程。重点探究非线性热声效应的影响，并与仅考虑线性热声效应的情况进行对比。结果表明，当仅考虑线性热声效应时，振荡曲线不断增大，无法达到稳定值；而考虑非线性热声效应时，自激振荡最
低温工程 2016年4期2016-06-01
- 行波型热声发动机的数值模拟实验
3000)行波型热声发动机的数值模拟实验李晓明1梅宏昆1高 鹏2孔晓莉1(1辽宁科技大学材料与冶金学院 鞍山 114051)(2河北大唐国际唐山热电有限责任公司 河北 063000)首次采用有限元法(FEM)，对行波型热声发动机实验系统进行了数值模拟，以线性热声理论作为计算模型，且与实验系统具有相同的几何结构和运行工况，同时采用有限元方法中的加权余量法对计算模型进行求解，通过自主编写的MATLAB计算程序，对热声系统进行一系列的迭代计算，计算结果成功观测到
低温工程 2016年3期2016-06-01
- 热端温度对热声发动机性能影响的数值研究
武曈热端温度对热声发动机性能影响的数值研究张楷，刘益才，谢海波，王寿川，刘亚强，武曈(中南大学能源科学与工程学院，湖南长沙，410083)建立场协同模型，采用计算流体动力学(CFD)方法，对1/4波长驻波热声发动机进行二维数值模拟研究，分析不同热端温度下系统内声功率的变化情况以及板叠与气体工质间的对流传热特性。研究结果表明：波动压力与体积流率幅值随着热端温度的升高而不断增大，相位差随着热端温度的升高呈下降趋势，特定结构的热声发动机对应使系统声功输出最大的
中南大学学报（自然科学版） 2015年10期2015-10-14
- 压水堆堆芯新型非能动热声测温装置
堆堆芯新型非能动热声测温装置刘 辉*，徐峻楠，黎永耀，孟颖超，李楚齐，刘小晗（哈尔滨工业大学，哈尔滨 150001）本文基于热声效应原理设计出一种新型的测温装置，用于弥补现今核反应堆内以热电偶等方式测温缺乏非能动特性的不足，可以提高在严苛环境下仪表测量的可靠性和安全性。本文利用DeltaEC热声计算软件对设计的热声测温装置各个组件尺寸进行了优化，目标是使得各个组件组成的系统性能最佳，即在同等工作条件下装置内气体震荡幅度最高。经过优化后，通过改变热端温度找到
核安全 2015年4期2015-01-06
- 热声热机的研究进展
的众多新领域中，热声技术非常有潜力，有着广阔的应用前景。传统的热机是基于一定的热力循环，利用其机械运动实现对工作介质状态的控制，完成热能和机械能之间的转化。热声技术基于热声效应使得热能与声能之间能够实现相互转换，即在满足一定条件下可以将输入的热能转化为声能，产生热致声效应或声致冷效应，构成热声发动机或热声制冷机。基于热声效应工作的发动机和制冷机有着传统热机无法与之媲美的优点:(1)结构简单，无运动部件，系统稳定性高，使用寿命长;(2)工作介质主要为惰性气体
真空与低温 2014年1期2014-12-04
- Rijke管热声不稳定的实验研究
安)Rijke管热声不稳定的实验研究杨亚晶1,2,王万征1,2(1.西安交通大学航天航空学院, 710049, 西安;2.西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室, 710049, 西安)针对推进系统常发生的具有破坏性的热声振荡现象,为了获得热声振荡的共振频率信息并提供一种有效的抑制途径,自行搭建了Rijke管热声振荡实验测试平台,在不同热源位置、不同热源功率及不同空气流速等条件下测量了热声振荡的频率及声压。实验测得的热声振荡频率均在110～117 H
西安交通大学学报 2014年5期2014-08-08
- 实际热声热机微热力学循环性能优化
073）0 引言热声热机是一种完全新型的热机［1－5］，与传统的热机相比，由于其无运动部件，消除了因机械摩擦而存在的磨损与振动；另外，热声热机中使用的工质是对环境无害的惰性气体，从而消除了因有害气体（如氟利昂）对环境的污染问题.热声热机工作机理为热声效应机理：声与热在满足一定条件下的相互转换现象，即热能转换成声能或者声能转换成热能的现象.基于热声热机的诸多优点，国内外形成了研究热声热机的热点.热声微热力学循环为处于声场和温度场作用下的流相工质，由许多微团组
湖北大学学报(自然科学版) 2014年3期2014-03-27
- 超短脉冲微波高效激发的高分辨率热声成像＊
及脉冲微波激发的热声成像近年在生物医学及材料的无损检测等领域引起了广泛关注［1-3］。物质吸收光能/微波而被激发，并通过非辐射跃迁把这种能量转换为热能而引起局部迅速膨胀和压力增大，强度随时间变化的光/微波辐射引起的热膨胀能产生声波的现象，即光声/热声效应。微波致热声成像是将一定频率的微波(射频)调制为窄脉冲照射具有电磁波吸收差异的生物组织，在短时间内，生物组织吸收电磁波脉冲能量后转换为热膨胀而激发超声波信号。通过获取不同位置处的超声波信号即可以重建生物组织
激光生物学报 2013年1期2013-11-10
- 加强型微型热声制冷机谐振管的设计*
10)加强型微型热声制冷机谐振管的设计*汪建新，张 彤(内蒙古科技大学机械工程学院，内蒙古包头 014010)设计一种高效率的热声制冷机谐振管，采用Fluent流体软件对比渐扩管、直管、渐缩管中的压力，发现渐缩管具有增压作用。设计了1/4波长的谐振管，并调节其声腔使其达到纵向谐振频率状态，以便提高热声制冷机的效率。Fluent;压力对比;谐振;模态分析1 引言热声制冷技术是20世纪80年代发现的一种新的制冷技术，由此发展而来的热声制冷机相比于传统的制冷机具
机械研究与应用 2013年5期2013-06-09
- 行波热声热机的理论与实验研究进展
083)1 引言热声效应就是热能与声能之间能量的相互转化，把基于热声原理的机械统称为热声热机。近几十年来，人们对于能源短缺、环境污染等问题所带来的危害，已经深刻认识到开发全新热力循环热机的重要性。与传统的热机相比，热声热机具有一些不可比拟的优点。首先，热声热机的工作介质采用氦气等惰性气体，无污染。替代了传统的蒸汽压缩制冷机中对臭氧层有破坏的氟利昂类工作介质。其次，可以利用太阳能、工业废热、汽车尾气、生物质能等低品位能源，在能源匮乏、太阳能充足地区有较大发展
真空与低温 2013年1期2013-05-24
- 热声载荷下薄壁结构非线性振动响应分析及疲劳寿命预测
内应力均值;而在热声载荷激励下，薄壁结构响应在多个后屈曲平衡位置之间的跳变会导致非常高的交变应力，因此，热声载荷对薄壁结构寿命影响比单一声载荷要严重很多。在热声载荷作用下，薄壁结构将以非线性方式振动，这将大大削弱结构寿命。为了保证结构的安全性，就需要确定一种适用于热声激励下评价金属薄壁结构高周疲劳寿命的方法。近年来，考虑热载荷影响的结构声振疲劳问题一直是航空航天领域的研究热点，国内外学者在此方面做了大量的基础性研究工作。沙云东等［1］和金奕山等［2］探讨了
振动与冲击 2013年24期2013-05-24
- 丝网板叠型驻波热声发动机的工作特性研究
)丝网板叠型驻波热声发动机的工作特性研究楼 平1刘 钰1，2孙大明1邱利民1王 凯1王 波1，3(1浙江大学制冷与低温研究所 杭州 310027)(2上海航天设备制造总厂 上海 200245)(3中国电子科技集团第十六研究所 合肥 230043)基于线性热声理论设计并搭建了一台丝网型驻波热声发动机，采用不同目数的不锈钢丝网进行试验，考察了丝网板叠几何参数和工作压力对热声发动机工作特性的影响，实验结果和线性热声理论计算结果吻合度较好。实验发现，高目数丝网板叠
低温工程 2012年1期2012-09-17
- 热声驱动的气-液双作用行波热声制冷机
100049)热声驱动的气-液双作用行波热声制冷机张 爽1，2陈燕燕1罗二仓1(1中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室 北京 100190)(2中国科学院研究生院 北京 100049)提出了一种热声驱动的气-液双作用行波热声制冷机，对其性能进行了数值模拟分析。计算结果表明，在平均工作压力3.0 MPa，发动机定壁温加热温度440℃工况下，系统谐振频率为12.76 Hz，在-20℃制冷温度以及环境温度为27℃的情况下获得0.708 kW制冷量，整机
低温工程 2012年6期2012-09-17
- 定加热温度下热声发动机声功输出特性研究
9)定加热温度下热声发动机声功输出特性研究张丽敏1，2吴张华1罗二仓1戴 巍1(1中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室 北京 100190)(2中国科学院研究生院 北京 100049)对定加热温度下行波热声发动机驱动阻容负载进行了数值模拟，分析讨论了声阻和容抗对声功输出的影响。以氦气为工质，在充气压力为3 MPa、加热温度为923 K的条件下，对不同气库体积的热声系统进行了模拟;此外，还采用负体积气库模拟了阻抗虚部为正值的情况。计算结果表明，容抗值
低温工程 2012年1期2012-09-17
- 热声制冷技术的研究与进展
06)0 前 言热声制冷技术是二十一世纪全新的制冷技术,在最近的二十年,世界许多的物理学家和机械工程师们都致力于研究这种基于热声理论的新型热机和制冷机,无论是在理论方面还是工程应用方面都取得了突破性的进展,许多研究已经进入到了实用的商业化阶段。与传统的蒸汽压缩式制冷相比,热声热机具有无可比拟的优势:无需使用污染环境的制冷剂,而是使用惰性气体和其混合物作为工质,因此不会导致使用CFCs和HFCs产生臭氧层的破坏和温室效应而污染环境;无需振荡的活塞和密封润滑,
制冷 2012年3期2012-08-03
- 热声热机结构动力学分析
者从多个角度讨论热声振荡的产生机理[1-6]。研究表明热声热机的声学特性和频率存在一定关系，在某一频率下声学特性表现最佳[7-8]。当某个力作用于结构时，会引起结构自身的振动，这是结构声产生的一个重要原因即振动激励[9-11]。根据结构声理论，结构声是热声热机所固有的声学特性，在发生结构振动时机体是以多个模态振动。因此，当机体振动频率与热声系统中气体介质的振动发生耦合时，势必会对系统效率造成影响。黄谦等[12-13]利用Solidworks和ANSYS软件
中南大学学报（自然科学版） 2012年7期2012-08-01
- 热声理论的研究进展
74)0 引 言热声系统是一个非常奇妙的能产生热声效应的系统，它既简单又复杂.说它简单，是因为系统中只是波(驻波、行波或混合波)在运行；说它复杂，是因为它的启振模态、运行机理以及非线性行为等等仍有许多未解之迷.所谓热声效应[1-3]，是在一定条件下，热能与声能相互转换的现象.它是系统第一介质(可压缩流体)的声振荡与第二介质(固体壁)之间由于热相互作用而产生的时均能量效应.广义的说，它是振荡过程与扩散过程的相互作用与耦合；狭义的说，它是热能与有序声能的直接转
武汉工程大学学报 2012年1期2012-06-11
- 不同工作气体的双作用热声发电机的热力性能研究
)1 引言双作用热声发电机是由多个热声发动机与多个直线电机串联组成环形结构的一种新型热声发电装置［1］。热声发动机将热能转换为声能，再由直线电机将声能转换成电能。热声发动机具有结构简单，可靠性高，潜在效率高，工质无污染以及能利用低品位热能等优点。热声发动机与高效的直线电机组成的多缸双作用热声发电机不仅能发挥热声发动机的优势，而且取消了传统热声发动机体积庞大的谐振管，使系统的功率密度大大提高。它可以利用太阳能或生物质能等作为热源，极具市场应用前景。目前，关于
低温工程 2012年4期2012-02-26
- 环路声学共振多级行波热声发动机的机理研究
049)1 引言热声发动机是一种将热能转换为声功的新型热机，因其无运动部件、使用寿命长、运行安全可靠、对环境友好而受到人们的广泛关注。热声能量的转换在很大程度上决定于压力波动与体积流率波动之间的相位差。体积流率可表示成与压力波动同相的行波分量和与压力波动相位相差π/2的驻波分量之和，只有行波分量才能产生声功［1］。因此，使声场中行波分量尽量增大对提高热声机械转换效率具有积极的意义。行波热声发动机的概念最早由美国的Ceperley于1973年提出，但他对降低
低温工程 2012年3期2012-02-26
- 热声热机的理论研究及其进展
083)1 引言热声热机［1］是一种新型热机，由于其少或无运动部件，从根本上消除了经典热机存在的磨损与振动;另外，热声热机中使用的工质是对环境无害的工作流体(如惰性气体等)，从而克服了经典热机的环境污染问题。近几十年来，对热声热机的研究成为热机的又一个亮点。目前，由于热声热机的效率比较低、体积比较大、成本比较高，还无法与经典热机媲美［2］，所以通过对热声热机的理论研究，能够清晰的分析影响热声热机的因素，提高热机的转换效率，实现热机的微型化。2 热声热机理论
真空与低温 2011年3期2011-12-04
- 热声系统振荡流换热器的特性
热声系统振荡流换热器的特性（1.武汉工程大学机电工程学院，湖北武汉430074；2.海军工程大学研究生院，湖北武汉430033）利用波动理论建立双向时滞模型，以研究圆孔结构和平板结构换热器微通道中温度波的振荡特性.结果表明，温度波的振幅随着无因次时间准数ωτ值的增大而减小；在流道中心，其振幅随着的增大均有一个先增大后减小的过程，并且平板结构换热器的性能要优于圆孔结构换热器；为了提高换热器的换热性能，圆孔结构一般设计1＜＜2，平行板结构一般设计1.5＜＜2.
武汉工程大学学报 2011年10期2011-11-09
- 高频斯特林热声发动机的工质特性研究
190)1 引言热声系统内的声振荡工质不仅是热能和声能传递与储存的载体，还是热声系统中产生热声效应的关键环节。热声发动机或制冷机中，声波使工质微团在热声回热器中经历一定的热动力学循环，在无运动部件的条件下实现了热能到声能的转换或泵热。热声效应的实现依赖于热声工质的声振荡，然而，热声学的研究工作［1-3］多集中在回热器水力半径、阻抗和相位等回热器结构参数和工作声场条件上，对热能和声能的存储、传递和转换的载体工质却缺乏详细系统的研究。由于影响热声效应的参数的多
低温工程 2011年5期2011-07-30
- 行波热声发动机的实验研究进展
过去的三十年里，热声学成为该领域探究的重点之一。以热声效应为基础的热声机械，无运动部件，使用低品位热源，用氮气或氦气作为工质，具有可靠性和稳定性高，可实现废热再利用及环保等优点，因此应用前景十分广阔。从声学角度讲，热声效应是由于声场中的固体介质与振荡流体之间的相互作用，使得距固体壁面一定范围内产生沿着或逆着声传播方向的时均热流和时均功流[2]。按能量转换方向的不同，热声效应可分为热能产生声功、声功产生热能两类。前者为热声发动机(亦称热声驱动器或热声压缩机)
制冷学报 2010年3期2010-08-03
- 热声制冷机回热器的现状及展望
003）1 引言热声热机是一种基于热声效应而发展的新型热机，具有无运动部件、无污染、长寿命、可利用低品位废热等诸多优点。虽然热声热机已经实现有限应用，但热声热机受效率低、成本高等因素困扰，至今仍然无法与传统热机媲美[1～3]。回热器作为热声热机的核心部件，热声转换就发生在回热器中，回热器的材料和结构直接影响整机性能。回热器中的主要损失并非是温差情况下的传热损失，而是频率或填料结构不合理造成的损失，所以通过频率匹配可以提高回热器的效率[4]。实际上，由于各种
真空与低温 2010年4期2010-05-24
- Rijke型热声自激振荡机理研究进展
39)1 引 言热声效应的发现源于“歌焰”(Singing Flame)现象，又称Higgins管，是将氢焰放在两端开口的垂直管中激发出声音的一种现象。在大学课堂上广泛用作热声演示装置的箫声管(Rijke管)实际上是利用加热的丝网代替火焰的Higgins管。如图1所示，在两端开口管中适当的位置加入热量，在一定贯穿气流作用下，可获得发声宏大、倍音丰富的热声自激振荡现象。Rijke管自发明以来得到了广泛的研究和应用，最突出的是在热机领域和在燃烧领域中的应用。R
低温工程 2010年1期2010-02-23
- 气液耦合振动热声发动机的压力特性
27)1 引 言热声发动机是一种将热能转换为机械能的新型热机，仅由换热器和管段组成，消除了传统热机中的活塞、曲轴等运动部件，不存在滑动密封、机械磨损等问题，具有运行稳定可靠、寿命长等优点［1］。热声发动机产生的机械能以压力波的形式输出，目前主要应用于驱动脉管制冷机获得制冷效应和驱动发电系统发电［2－8］。传统的热声发动机通常采用气体(氦、氮、氩等)或者液体(液态金属钠等)作为工质［1－6］。此前的研究工作表明，将气体工质和液体工质置于同一热声发动机系统之中
低温工程 2010年4期2010-02-23