热声振荡器的二端口网络模型及起振条件

热声发动机的起振过程是发生在非均匀声介质中的自激振荡过程,揭示各影响因素之间的耦合关系是热声学基础研究的重要课题.将热声发动机视为由主动网络与被动网络组成的热声振荡器.相应地,推导了组件对应的二端口Y参数,采用负阻模型和反馈模型分别描述了驻波和行波热声发动机,并给出了对应的二端口网络拓扑,应用Nyquist失稳判据获得了热声振荡器的起振条件.模型预测的起振参数,特别是起振频率及模态特征与文献实验报道相符;此外,通过拓扑图论证了驻波热声发动机起振于负阻状态、热声——斯特林发动机存在高频模态.该方法通过考察热声系统的频域响应,实现了以解析方式反映发动机运行参数和系统结构对起振模态、起振温度的影响;能避免使用经验频率设计热声系统,在系统设计阶段提供热稳定性校核的途径。