热声发动机中的交变流动换热器特性研究

作     者：王海涛 罗靖 张丽敏 孙岩雷 陈远航 常德鹏 陈燕燕 余国瑶 罗二仓 WANG Haitao;LUO Jing;ZHANG Limin;SUN Yanlei;CHEN Yuanhang;CHANG Depeng;CHEN Yanyan;YU Guoyao;LUO Ercang

作者机构：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 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《西安交通大学学报》 (Journal of Xi'an Jiaotong University)

年 卷 期：2023年第57卷第5期

页      面：97-108页

核心收录：

学科分类：080701[工学-工程热物理] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2021YFC28026003) 国家自然科学基金资助项目(51876214) 

主　　题：热声热机 交变流动换热器 换热特性 阻力特性 局部阻力修正 

摘      要：为阐明热声发动机交变流动换热器内基本换热与阻力特性,以10 kW直线热管耦合自由活塞斯特林发电机的发动机核心为例,对三维模型进行等效,分别利用Sage一维和CFD二维模型两种方法,对交变流动换热单元在额定工况下的沿程基本状态参数、时均能量的分布特征进行计算并比较。结果表明:Sage一维模型中的换热分布特征及换热总量均与CFD二维模型计算结果相近,即Sage一维模型可以较好地捕捉换热器内的瞬态与时均特征;同时,Sage一维模型对换热器界面的突变截面损失则与CFD二维模型计算差异较大,可利用CFD二维模型的阻力计算结果,提出采用有效压降与有效速度获得突变截面处的局部阻力系数修正,并添加修正因子后代入Sage一维模型,可使Sage一维模型的阻力特性与CFD二维模型的阻力特性基本吻合。所得热声热机中换热器特性规律及分析方法同样可用于指导其他热声热机的相关研究与工程设计,具有一定的普适性。