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热声制冷机的一种非线性模型研究

工程热物理学报 2018年第9期39卷 1905-1913页

作者：侯薇严伟何晨景晓东孙晓峰中国航发中国航空发动机研究院北京101304 北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

为研究热声制冷机内部的非线性过程,发展了一种可考虑管道截面积变化的时域准一维非线性热声模型,其主控方程由可压流基本控制方程经截面平均的数学处理推导得出,数值求解采用具有频散保持特性的高精度计算格式。采用该模型分别针对活... 详细信息

为研究热声制冷机内部的非线性过程,发展了一种可考虑管道截面积变化的时域准一维非线性热声模型,其主控方程由可压流基本控制方程经截面平均的数学处理推导得出,数值求解采用具有频散保持特性的高精度计算格式。采用该模型分别针对活塞、扬声器和热声发动机这三种不同驱动源,将驱动源和热声制冷机进行整体求解,模拟了热声制冷板叠两端温度差在气体微团吸放热的循环过程中逐渐增大的整个过程,预测了谐振管内部驻波的非线性畸变。进而研究了平均工作压力、板叠材料、板叠位置以及扬声器形状等参数的选取对于热声制冷机制冷效果的影响。

关键词：非线性热声制冷机时域模型

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热声制冷机板叠内流动与换热的数值分析

工程热物理学报 2008年第5期29卷 737-740页

作者：黄竞何雅玲李茹西安交通大学能源与动力工程学院动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049

本文采用基于压力修正算法的可压缩交变流动程序,采用适体坐标生成网格,AUSM+格式离散N-S方程和能量方程,计算了二维基本型热声制冷机板叠内的流动与换热情况,探讨了板叠附近的温度随时间的变化,分析了周期时均能量。由模拟结果可以看出... 详细信息

本文采用基于压力修正算法的可压缩交变流动程序,采用适体坐标生成网格,AUSM+格式离散N-S方程和能量方程,计算了二维基本型热声制冷机板叠内的流动与换热情况,探讨了板叠附近的温度随时间的变化,分析了周期时均能量。由模拟结果可以看出,在气体冷端,能量由气体进入板叠,时均能量为正,在气体热端,能量由板叠进入气体,时均能量为负,板叠热端的时均能量稍大于板叠冷端的时均能量,板叠产生了冷量.但与输入功相比,板叠产生的冷量较小,因此系统的内能增加,气体冷端的温度增加.并且随着板叠的厚度的增加,板叠冷热端温差先增大后减小,并存在最佳板叠厚度使得冷热端的温差达到最大.

关键词：热声制冷机 AUSM+格式温度场时均能量流板叠厚度

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热声制冷机回热器的构形优化

工程热物理学报 2010年第1期31卷 11-14页

作者：阚绪献吴锋张晓青郭方中杨志春海军工程大学研究生院湖北武汉430033 武汉工程大学理学院湖北武汉430073 华中科技大学能源与动力学院湖北武汉430074

用构形理论对热声制冷机平板型回热器进行了优化,导出了最优平板间距及最优平板数的解析式,讨论了运行频率、温度梯度、以及平板厚度对最优平板间距的影响,所得结论对实际热声制冷机的设计工作具有一定的理论指导意义。

关键词：热声制冷机平行板叠制冷量构形理论

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室温温区热驱动热声制冷机研究

工程热物理学报 2023年第9期44卷 2369-2375页

作者：李萍吴张华张丽敏王慧志王欣胡剑英罗二仓中国科学院低温工程学重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

本文提出一种可利用低品位热能的热驱动直连型热声制冷机,它包含二个相同的基本单元,每个单元由直接相连的热声发动机、热声制冷机、谐振管和空腔连接。谐振管和空腔可以实现单元之间的相位调节。本文重点考察了谐振管与空腔组成的调相... 详细信息

本文提出一种可利用低品位热能的热驱动直连型热声制冷机,它包含二个相同的基本单元,每个单元由直接相连的热声发动机、热声制冷机、谐振管和空腔连接。谐振管和空腔可以实现单元之间的相位调节。本文重点考察了谐振管与空腔组成的调相机构对发动机和制冷机的回热器进出口相位角、声功以及制冷系数的影响规律,以期指导将来实验装置的设计。计算结果表明:在环境温度50?C,热端温度300?C,制冷温度10?C的条件下,整机可获得5.8 k W的制冷量,制冷系数达到了0.48。

关键词：室温制冷热声制冷机热声发动机直连型调相

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机械谐振式热声制冷机模态频率研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2007年第9期35卷 34-37页

作者：张晓青柳玉林丁国忠蒋华华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074

研究了一种机械谐振式热声制冷机结构,建立了装置机械谐振系统的二维模型,从振动方程中分析获得了系统的模态频率关系,同时研究了振动质量、机械和气体弹簧、腔体尺寸以及工作压力等参数对模态频率的影响.研究结果显示系统存在两个模态... 详细信息

研究了一种机械谐振式热声制冷机结构,建立了装置机械谐振系统的二维模型,从振动方程中分析获得了系统的模态频率关系,同时研究了振动质量、机械和气体弹簧、腔体尺寸以及工作压力等参数对模态频率的影响.研究结果显示系统存在两个模态频率,且频率随谐振参数的变化出现分岔.通过对谐振参数的设计和调节,装置可以获得所需的特性和谐振频率.

关键词：热声制冷机机械谐振模态频率谐振参数

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双行波热声制冷机耦合方式研究

工程热物理学报 2006年第6期27卷 917-919页

作者：戴巍罗二仓余国瑶胡剑英张泳中国科学院理化技术研究所北京100080 中国科学院研究生院

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... 详细信息

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

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电机调相式热声制冷机研究

工程热物理学报 2016年第3期37卷 459-465页

作者：李林玉吴张华徐静远张丽敏胡剑英戴巍罗二仓中国科学院低温工程学重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

优化匹配出口阻抗是热声制冷机获得最佳性能的关键点之一。本文提出了一种电机调相式热声制冷机方案,它利用直线发电机提供热声制冷机高效工作所需的相位,同时回收制冷机出口膨胀功并转换成电能,提高整机效率。与现有技术相比,本方案的... 详细信息

优化匹配出口阻抗是热声制冷机获得最佳性能的关键点之一。本文提出了一种电机调相式热声制冷机方案,它利用直线发电机提供热声制冷机高效工作所需的相位,同时回收制冷机出口膨胀功并转换成电能,提高整机效率。与现有技术相比,本方案的热声制冷机具有制冷效率较高、结构简单的优点,适用于冷量比较大、制冷温度较高、膨胀功相对较多的情形。此外,还可满足热驱动热声冷电联产的应用需求。本文基于经典热声理论,先计算分析了直线发电机入口阻抗、制冷机入口压比对制冷性能的影响。在此基础上搭建实验台进行了初步实验,在平均压力3 MPa、工作频率55 Hz下,获得了110 K制冷量158.3 W,制冷机相对卡诺效率为16.1%,将回收的电功计入后整机效率达到了31.4%。

关键词：热声制冷机直线发电机调相压比

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室温温区热声制冷机研究

工程热物理学报 2021年第3期42卷 573-578页

作者：王欣吴张华刘冬冬张丽敏胡剑英罗二仓中国科学院低温工程学重点实验室理化技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

热声制冷机作为一种新型制冷技术,具有效率高、可靠性好、环境友好等特点。目前,室温温区热声制冷机存在回热器声功利用量少、出口声功大、回收损失大等问题。本文基于SAGE软件,对室温温区热声制冷机的工作机理进行了研究。通过对两级... 详细信息

热声制冷机作为一种新型制冷技术,具有效率高、可靠性好、环境友好等特点。目前,室温温区热声制冷机存在回热器声功利用量少、出口声功大、回收损失大等问题。本文基于SAGE软件,对室温温区热声制冷机的工作机理进行了研究。通过对两级及以上热声制冷机的制冷系数、制冷量以及进出口阻抗相角进行分析,探寻同时提高声功利用率和制冷量的方法。在分别以制冷系数和制冷量为优化计算目标的前提下,得到了室温温区多级热声制冷机的制冷量、制冷系数及声功利用率随级数变化的变化规律。计算结果显示,多级热声制冷机对出口声功的利用率存在最大值。可根据实际需求综合考虑制冷系数及制冷量,以得到较优的制冷工况。

关键词：热声制冷机室温制冷 SAGE软件相角制冷系数

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压电扬声器驱动的热声制冷机中阻抗匹配研究

声学学报 2007年第1期32卷 49-55页

作者：范理张淑仪王本仁南京大学声学研究所近代声学实验室南京210093

为了减小热声制冷机的体积,在热声系统中,采用具有较高工作频率的压电扬声器作为驱动源,因此,压电扬声器与热声谐振管的匹配成为研究和改进此类热声制冷系统性能的重要因素。采用电力声等效电路的方法,推导出扬声器输出声功率和电声转... 详细信息

为了减小热声制冷机的体积,在热声系统中,采用具有较高工作频率的压电扬声器作为驱动源,因此,压电扬声器与热声谐振管的匹配成为研究和改进此类热声制冷系统性能的重要因素。采用电力声等效电路的方法,推导出扬声器输出声功率和电声转换效率的表达式,并为获得高声功率和高制冷效率,对扬声器和谐振管结构以及工作频率进行优化。结果表明,谐振管的谐振频率即为系统的最佳工作频率,而当系统总的抗性为零时,扬声器输出较大的声功率。然而系统效率与输出声功率不能同时达到最大值,因此在实际应用中只能采取折中的效果。

关键词：热声制冷机扬声器驱动源压电中阻抗输出声功率热声谐振管配研