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[硕士论文] 朱保宇
动力工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:热声发动机可以将热能转换成高振幅声波,这种声波可以应用于发电、制冷除尘等领域。世界各国对热声技术的关注度越来越高,原因在于这种技术几乎零排放,成本低,可靠性高,且热声发动机的振荡气流可以直接驱动脉管制冷机,从而实现无运动部件的冷却系统。
  驻波热声发动机由于结构简单,体积较小,制造成本低,受到人们的青睐。本文从热声理论、模拟和性能实验方面开展了对驻波热声发动机的研究工作,主要针对目前主流的两种驻波热声系统,即开口式和对称式驻波热声发动机进行研究。主要工作由以下几部分组成:
  分析和介绍了热声热机和热声学基础理论,从热声连续性、动量和能流方程的角度,探讨了线性热声理论,推导出驻波热声系统模拟仿真的基本数值方程。
  通过自行设计的驻波热声系统性能试验以及DeltaEC仿真模拟相结合的方式,研究了板叠结构参数(间距、板厚、位置、长度)和谐振管长度对开口驻波热声系统性能的影响。结果表明:适当增加板叠长度和板叠内部的孔隙率,可有效改善板叠内部工质气体的换热,提高系统的性能。
  在对开口驻波系统研究之后,利用现有的实验和仿真模拟条件,对对称式驻波系统也进行了研究,探讨了运行参数和结构参数对发动机性能的影响。结果表明:热声系统的压力振幅随着谐振管长度、工质气体密度和充气压力的增加而加大;热声系统的起振温差与操作参数有关,且随着谐振管长度的增加而减小。
摘要:通过建立分置式斯特林发动机的热动力学试验系统,进行试验样机的动态试验,研究系统气体压力波与速度波之间协同性对整机性能的影响,分析热腔气体温度对分置式斯特林发动机动力学参数的影响,探索其热力学参数与动力学参数的耦合规律.基于焓流理论,通过调整机械弹簧刚度系数实现循环工质压力波与速度波之间相位差的调节,探讨压力与速度向量相位差对输出功率的影响,对分置式斯特林发动机动力学性能的进行优化.
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