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机械谐振式热声制冷机研究

机械谐振式热声制冷机研究

作者：柳玉林华中科技大学

学位级别：硕士

与传统热机相比,热声热机(包括制冷机)具有环保,无或极少的运动部件,高可靠性,并且可以利用低品位热源等优点,因而具有极大的应用前景。但是热声热机的频率和体积问题却一直制约着热声热机的实用化。为寻找问题的解决方案,本论文以热声... 详细信息

与传统热机相比,热声热机(包括制冷机)具有环保,无或极少的运动部件,高可靠性,并且可以利用低品位热源等优点,因而具有极大的应用前景。但是热声热机的频率和体积问题却一直制约着热声热机的实用化。为寻找问题的解决方案,本论文以热声冰箱为应用对象,研究具有质量-弹簧系统的机械谐振式热声制冷机,重点研究谐振系统的模态频率及工作特性。本文首先讨论了几种具有不同谐振腔结构的制冷机,利用等效网络理论对制冷机的工作特性进行了分析,并从尺寸大小、能量耗散和频率调节特性等方面,讨论各种结构方案的优缺点,最后确定本文所采用的最优制冷机结构方案。对所研究的制冷机装置谐振系统,建立了集总的二维弹簧-质量等效模型,通过模型分析,获得了机械谐振系统的模态频率关系,并通过数值模拟研究了系统谐振参数对模态频率和幅频特性的影响,讨论了系统调频调谐的方法。利用对热声制冷机谐振系统的分析和模拟结果,提出了冰箱用热声制冷机的设计参数,并利用网络模型对热声制冷机进行了优化设计,确定了制冷机实验样机的主要结构参数,为实验研究对制冷机进行了性能预测。本文的最后在建立系统的分布参数模型、利用DeltaE计算制冷机的声场分布和能量损耗的分析等方面,为后续的研究工作提供了一些可供参考的建议。

关键词：热声制冷机机械谐振模态频率谐振参数网络模型

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扬声器驱动热声制冷机的研制

扬声器驱动热声制冷机的研制

作者：刘昌健华中科技大学

学位级别：硕士

热声制冷机具有结构简单,运行可靠,采用无污染工质等特点,给制冷低温领域提供了一种全新的技术解决方案。扬声器具有成本低,应用广泛,容易获得等优点,因此用扬声器作为动力装置来驱动热声制冷机成为一个研究热点。本文首先回顾了热... 详细信息

热声制冷机具有结构简单,运行可靠,采用无污染工质等特点,给制冷低温领域提供了一种全新的技术解决方案。扬声器具有成本低,应用广泛,容易获得等优点,因此用扬声器作为动力装置来驱动热声制冷机成为一个研究热点。本文首先回顾了热声热机和热声理论的发展历史及研究背景,重点介绍了关于扬声器驱动热声制冷机的研究。接着对声驱动器的设计进行了重点研究。通过理论分析,调节扬声器出口阻抗的大小和相位,可以提高扬声器的电声转换效率。理论上,扬声器的出口阻抗越接近行波相位,阻抗幅值越大,扬声器的电声转换效率越高。通常,仅仅扬声器正面辐射的声功被利用,而实际上,扬声器正反两面都辐射出声功。为了利用扬声器正反两面辐射的声功,利用声学网络模型,分析设计了倒相式声驱动器结构,使得扬声器正反两面辐射的声功经过叠加后起到相互增强的效果,进而提高扬声器驱动热身声制冷机的电声转换效率。采用DeltaE一维热声数值模拟软件建立了四分之一波长声驱动热声制冷机的仿真模型。对热声制冷机的运行参数和结构参数进行了详细的优化,其中回热器的布置应该靠近压力腹点,且室温端应指向压力腹点。在一维数值模拟的基础上,对已经建立的热声制冷机模型进行了二维CFD模拟,采用的是商业化CFD模拟软件Fluent,成功模拟了制冷机中出现的非线性现象,以指导我们完善制冷机的设计。最后,研制了一台扬声器驱动的热声制冷机,并建立了实验平台,进行了初步的实验研究。

关键词：热声制冷机扬声器驱动倒相 CFD模拟

基于弱非线性理论的热声制冷机建模与优化设计研究

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基于弱非线性理论的热声制冷机建模与优化设计研究

作者：金诚明湖南科技大学

学位级别：硕士

热声制冷机是一类具有广泛应用前景的新型制冷机,具有可靠性高、对空气无污染、使用寿命长等优点,并且可使用低品位的能源驱动。板叠是热声制冷机的核心零部件,板叠参数直接影响整个热声制冷机效率。本文提出了驻波热声制冷机板叠性能... 详细信息

热声制冷机是一类具有广泛应用前景的新型制冷机,具有可靠性高、对空气无污染、使用寿命长等优点,并且可使用低品位的能源驱动。板叠是热声制冷机的核心零部件,板叠参数直接影响整个热声制冷机效率。本文提出了驻波热声制冷机板叠性能指标数值计算及其优化设计方法。首先,分析了基于短板叠近似理论的计算方法的局限,构造同时迭代求解制冷量、压力、体积流率、平均温度以及温度梯度等参数,从而计算出板叠性能指标的数值计算方法;然后,基于该迭代方法探讨了热声板叠长度、宽度、位置、阻塞率以及温差等与板叠性能指标之间的关系;最后,以板叠长度、宽度、位置、阻塞率为优化设计变量,板叠性能指标为优化目标,利用遗传算法,对驻波热声制冷机板叠进行了优化设计。与基于短板叠近似理论的方法相比,本文方法数值计算结果更为准确,优化设计结果更容易被接受。因此,本文主要研究工作如下:(1)提出热声弱非线性理论的计算方法,构造迭代法同时求解制冷量、压力、体积流率、平均温度以及温度梯度,每一次迭代都解一个常微分方程组,从而计算出板叠的性能指标COPs。(2)本文方法由于考虑了更贴近实际的粘性、压降、温度以及温度梯度、压力、体积流率等声变量关于位置的变化,相比于短板叠近似方法,能更准确的预测板叠性能指标、制冷量、声功消耗。同时通过与Delta EC软件计算结果相比较,说明了该方法的准确性和可靠性。(3)本文利用遗传算法,实现了对驻波热声制冷机板叠的长度、位置、宽度、阻塞率等四个参数的优化设计,得到了x=0.0532,l=0.0106,?=0.587,Br=0.9442,最优设计方案,这符合有关文献的研究结果的预期。(4)本文主要讨论了驻波热声制冷机板叠性能指标的计算和优化问题。虽然本文只是对板叠参数进行了分析与优化工作,而所提出的方法可以应用于整个驻波热声制冷机的计算分析和优化设计。

关键词：热声制冷机热声弱非线性理论遗传算法优化设计

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热声制冷机声功的测量

低温与特气 2002年第4期20卷 22-25页

作者：张晓青 F JJerbi 郭方中 M X FRANCOIS 华中科技大学制冷与低温实验室湖北武汉430074 法国巴黎第六大学

将一种较为实用的两传感器的声功测量方法 ,应用于热声制冷机声功的测量中 ,分析和研究了制冷机声压和声功率随频率的变化特性 ,使用网络模型计算的结果与实验结果能较好地吻合 ,本研究也是对作者所开发的热声热机网络模拟计算程序和两... 详细信息

将一种较为实用的两传感器的声功测量方法 ,应用于热声制冷机声功的测量中 ,分析和研究了制冷机声压和声功率随频率的变化特性 ,使用网络模型计算的结果与实验结果能较好地吻合 ,本研究也是对作者所开发的热声热机网络模拟计算程序和两传感器声功测量方法的验证与应用。

关键词：热声制冷机声功网络模拟两传感器测量装置测量方法

热声制冷机复指数传热规律下的?经济性能研究

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化学工程与装备 2018年第1期 1-4页

作者：蒋智杰吴锋田一泽武汉工程大学机电学院武汉工程大学理学院

建立了基于复指数传热规律的不可逆热声制冷机循环模型,并研究了其有限时间?经济性能,考虑热漏、热阻和其他内不可逆性,导出了热声制冷机最优?经济性能及对应的制冷率,通过数值计算分析了传热指数与不可逆因子对?经济性能的影响。

关键词：热声制冷机复指数传热 经济利润率内不可逆性

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热声制冷机声功的测量

热声制冷机声功的测量

环路热声制冷机的多层丝网回热器数值模拟研究

第五届全国低温工程大会

作者：张晓青 F.J.Jerbi 郭方中 M.X.FRANCOIS 华中科技大学制冷与低温实验室法国巴黎第六大学

本文将一种较为实用的两传感器的声功测量方法,应用于热声制冷机声功的测量中,分析和研究了制冷机声压和声功率随频率的变化特性,使用网络模型计算的结果与实验结果能较好地吻合,本研究也是对作者所开发的热声热机网络模拟计算程序和两... 详细信息

本文将一种较为实用的两传感器的声功测量方法,应用于热声制冷机声功的测量中,分析和研究了制冷机声压和声功率随频率的变化特性,使用网络模型计算的结果与实验结果能较好地吻合,本研究也是对作者所开发的热声热机网络模拟计算程序和两传感器声功测量方法的验证与应用。

关键词：热声制冷机声功网络模拟

来源： cnki会议评论

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真空与低温 2024年第5期30卷 556-565页

作者：文靖康慧芳张凌霄北京理工大学机械与车辆学院北京100081

热声制冷技术具备高度可靠性的同时具有显著的环境友好性,回热器作为核心部件直接影响热声制冷机的性能。为了使热声制冷机回热器在不同温度下均高效地泵热,设计了一种使用多层丝网回热器的四级环路热声制冷机并进行了数值模拟研究。计... 详细信息

热声制冷技术具备高度可靠性的同时具有显著的环境友好性,回热器作为核心部件直接影响热声制冷机的性能。为了使热声制冷机回热器在不同温度下均高效地泵热,设计了一种使用多层丝网回热器的四级环路热声制冷机并进行了数值模拟研究。计算结果表明,多层回热器的设计有利于保证回热器换热效果的同时减少黏性耗散,从而提升制冷机制冷量和效率。研究表明,三层丝网回热器的系统性能最优,在6 MPa高压氦气、高温端923 K、室温端303 K的条件下,在77 K制冷温度时获得制冷量109 W,高于单层、二层和四层回热器。

关键词：热声制冷机环路回热器多层丝网