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新型热声谐振机构的理论分析和实验验证

工程热物理学报 2010年第6期31卷 906-908页

作者：满满罗二仓戴巍吴张华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 中国科学院研究生院北京100049

谐振管作为热声发动机的重要组成部分，其长度占整个系统轴向长度的大部分。本文提出了一种利用液体和弹性膜组成谐振系统的方法，并使用这种谐振系统取代谐振管，使系统轴向尺寸减少为原来的1／5。文中利用线性热声理论对该谐振系统的... 详细信息

谐振管作为热声发动机的重要组成部分，其长度占整个系统轴向长度的大部分。本文提出了一种利用液体和弹性膜组成谐振系统的方法，并使用这种谐振系统取代谐振管，使系统轴向尺寸减少为原来的1／5。文中利用线性热声理论对该谐振系统的谐振频率进行了计算，并对不同阻尼系数对系统的耗散做出了分析。实验结果表明，在利用驻波热声发动机驱动的情况下，谐振系统自激起振，谐振频率为360Hz，实际谐振频率与计算值误差在5％以内。

关键词：热声发动机机械谐振液体振子

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400W行波热声发电系统的实验研究

工程热物理学报 2011年第4期32卷 557-560页

作者：满满吴张华罗二仓戴巍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 中国科学院研究生院北京100049

本文阐述了为太阳能发电系统设计的400W行波热声发电系统(TWTAEG)的实验研究过程。实验系统由行波热声发动机和直线发电机组成,系统采用平均压力为3.5MPa的氦-氩混合气体为工质,其中氩气分压比为1.4%,系统运行频率为74Hz。实验中最大输... 详细信息

本文阐述了为太阳能发电系统设计的400W行波热声发电系统(TWTAEG)的实验研究过程。实验系统由行波热声发动机和直线发电机组成,系统采用平均压力为3.5MPa的氦-氩混合气体为工质,其中氩气分压比为1.4%,系统运行频率为74Hz。实验中最大输出电功为446W,此时的热电效率为13%;在输出电功为416W时热电效率最大,达到14.3%;发动机的最大输出声功为835W,发动机的热声转换效率最大值为22.2%;电机的最大声电转换效率为65%。

关键词：热声发电热声发动机太阳能

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热声系统基础实验台模拟

浙江大学学报（工学版） 2013年第2期47卷 308-313页

作者：赵瑞东吴张华罗二仓戴巍中国科学院低温工程学重点实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100049

为了方便地研究回热器等热声关键部件在不同声场下的工作性能,寻找部件最优的结构参数及工作条件,提出一种热声基础实验平台.引入双电机实现系统中声场的可控调节,通过理论及数值计算分析系统内部声场的主要调节方式及特性,并对该方案... 详细信息

为了方便地研究回热器等热声关键部件在不同声场下的工作性能,寻找部件最优的结构参数及工作条件,提出一种热声基础实验平台.引入双电机实现系统中声场的可控调节,通过理论及数值计算分析系统内部声场的主要调节方式及特性,并对该方案进行初步实验验证.理论分析结果表明负载电机动质量与外接电阻是调节系统声场的主要方式,之后的数值模拟结果表明负载电机动质量对系统性能的影响大于外接电阻.通过数值优化,系统获得的最大净输出声功及热声效率分别为361W与39.1%.最后初步的实验结果表明所提出的实验方案可行,与数值计算趋势一致.

关键词：热声系统直线电机回热器双作用

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超低环温行波热声热泵中的回热器研究

工程热物理学报 2013年第5期34卷 808-811页

作者：杨卓陈燕燕吴张华罗二仓中国科学院低温工程学重点实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100039

为了克服常规热泵在低温下压比过大和效率降低的问题,提出了一种全新的低环温电驱动双作用行波热声热泵。对该新型热泵使用的多种回热器填充物进行了模拟优化计算,计算结果表明丝径小的回热器获得的系统最佳效率较高,但是丝径越小,获得... 详细信息

为了克服常规热泵在低温下压比过大和效率降低的问题,提出了一种全新的低环温电驱动双作用行波热声热泵。对该新型热泵使用的多种回热器填充物进行了模拟优化计算,计算结果表明丝径小的回热器获得的系统最佳效率较高,但是丝径越小,获得最佳效率所对应的回热器孔隙率也越大,减小丝径能有效提升泵热量。计算结果为合理选择电驱动双作用行波热泵的回热器填充物提供了指导。

关键词：双作用低温热泵热声回热器

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行波热声发动机驱动制冷机的匹配研究

工程热物理学报 2009年第11期30卷 1818-1820页

作者：李山峰吴张华罗二仓戴巍中国科学院理化技术研究所低温工程重点实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100049

本文使用RC负载法首先在不同压比下对发动机的输出声功与负载之间的匹配关系进行了深入研究,研究表明发动机存在高效区和效率低下区。针对行波热声制冷机的阻抗进行了分析,发现由于制冷机阻抗处于发动机的效率低下区,使得发动机输出效... 详细信息

本文使用RC负载法首先在不同压比下对发动机的输出声功与负载之间的匹配关系进行了深入研究,研究表明发动机存在高效区和效率低下区。针对行波热声制冷机的阻抗进行了分析,发现由于制冷机阻抗处于发动机的效率低下区,使得发动机输出效率很低,从而导致整机效率低下,其中在发动机和制冷机之间的1 m长连接管起到了调节负载阻抗和放大声压的作用,但其调节作用有限。

关键词：行波热声发动机行波热声制冷机阻抗匹配

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直线电机驱动回热器性能研究

工程热物理学报 2012年第12期33卷 2030-2033页

作者：赵瑞东罗二仓吴张华戴巍中国科学院低温工程学重点实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100049

本文提出并搭建了一种采用直线电机驱动的回热器热声转换实验台,通过调节负载阻抗改变回热器处声场条件,研究回热器在不同声场下热声转换特性。文中首先对实验系统进行了数值模拟,结果表明,回热器存在最优的工作声场,但由于有限水力半... 详细信息

本文提出并搭建了一种采用直线电机驱动的回热器热声转换实验台,通过调节负载阻抗改变回热器处声场条件,研究回热器在不同声场下热声转换特性。文中首先对实验系统进行了数值模拟,结果表明,回热器存在最优的工作声场,但由于有限水力半径因素,最优声场会偏离行波相位。计算中系统获得了最大1300 W净输出声功,热声效率达到35%。之后进行的实验实现了回热器处声场的调节,验证了回热器的声功放大作用,并获得了与数值计算相同的趋势。

关键词：回热器热声转换负载阻抗电机驱动

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热声发电之直线发电机的理论研究

太阳能学报 2008年第4期29卷 493-497页

作者：吴张华罗二仓戴巍中国科学院理化技术研究所北京100080

针对热声发动机驱动直线发电机的热声发电技术中的直线发电机的特性进行了理论研究,考察了驱动频率、负载电阻和活塞直径对发电机性能的影响。研究表明,电路谐振可以提高直线发电机的效率,但机械谐振与否对效率没有影响,并且效率对负载... 详细信息

针对热声发动机驱动直线发电机的热声发电技术中的直线发电机的特性进行了理论研究,考察了驱动频率、负载电阻和活塞直径对发电机性能的影响。研究表明,电路谐振可以提高直线发电机的效率,但机械谐振与否对效率没有影响,并且效率对负载电阻存在最大值。当电路和机械均共振时,输出电功对负载电阻实部存在最大值,此时,增加活塞面积可以增加电功输出。

关键词：直线发电机热声发动机频率电阻抗活塞面积

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水冷器对热声发动机性能影响的研究

工程热物理学报 2013年第8期34卷 1404-1406页

作者：赵瑞东吴张华罗二仓戴巍中国科学院低温工程学重点实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100049

为探讨壳管式水冷器在热声发动机系统中的应用,本文对分别采用壳管式及翅片式水冷器时热声发动机系统的输出性能进行了对比实验研究。实验中重点考察了不同温度梯度、声场条件、平均压力下,系统分别采用两种水冷器时输出特性的变化。实... 详细信息

为探讨壳管式水冷器在热声发动机系统中的应用,本文对分别采用壳管式及翅片式水冷器时热声发动机系统的输出性能进行了对比实验研究。实验中重点考察了不同温度梯度、声场条件、平均压力下,系统分别采用两种水冷器时输出特性的变化。实验结果表明,两种情况下系统的性能较为接近,功率较大时采用壳管式水冷器略好,反之,采用翅片水冷器略好。平均压力为4 MPa下,采用壳管式水冷器获得的最大净输出声功为695 W,最大热声效率为34.2%;而采用翅片式水冷器获得的最大净输出声功为688 W,最大热声效率为34.2%。

关键词：壳管式水冷器热声发动机热声转换

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多缸脉冲管制冷机的调相机理研究

工程热物理学报 2013年第2期34卷 229-232页

作者：胡剑英罗二仓吴张华余国瑶戴巍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

传统的脉冲管制冷机因为不能回收声功,调相能力有限,因此效率难以满足一些应用场合的要求。本文提出了一种多缸脉冲管制冷机结构,它主要由多台直线压缩机和脉冲管制冷机组成,通过控制压缩机活塞之间的相位使脉冲管制冷机获得理想的声场... 详细信息

传统的脉冲管制冷机因为不能回收声功,调相能力有限,因此效率难以满足一些应用场合的要求。本文提出了一种多缸脉冲管制冷机结构,它主要由多台直线压缩机和脉冲管制冷机组成,通过控制压缩机活塞之间的相位使脉冲管制冷机获得理想的声场,同时通过压缩机的膨胀活塞回收从次水冷器流出的声功,从而使整机相对卡诺效率可以达到35%以上,远远高出传统脉冲管制冷机能够达到的效率。多缸脉冲管制冷机的结构非常适合于较大制冷量的场合,在超导电网等方面将会有巨大的应用前景。

关键词：多缸脉冲管制冷机调相