行波热声斯特林机中自激振荡的实验分析——利用相空间重构方法

一个由环形行波圈和谐振管组成的热声斯特林系统已成功的设计和建造 ,本文介绍了使用声信号的时间序列来进行相空间重构 ,用相空间重构方法来描述和分析行波热声系统中的自激振荡 。

热声热机中回热器的数值计算与分析

针对热声热机系统回热器 (或板叠 )的数值计算 ,讨论了简单实用的简谐分析方法 ,并对热声制冷机中的热声板叠进行了数值计算与分析 .计算结果为回热器 (或板叠 )的设计与优化奠定基础 。

双驱动热声热机谐振管中声波的传播特性研究

分析了双驱动热声热机谐振管中声波的传播特性,通过分析指出,对于双驱动的热声热机,可以通过改变其反射系数和驱动声源的驱动相位差,进而实现谐振管声场的声压幅值和声场相位的改变.理论研究表明,在|rp|=0.3,相位差为σπ=0.5π时的声压幅值大于σπ=π的声压幅值;而在σπ=0.5π时,声场幅值随反射系数|rp|的增大而增大.实验研究表明,在相位差σπ为常数时,通过改变不同的反射系数值,就可以实现谐振管中声场的调节;在反射系数|rp|为常数时,通过改变谐振管两边驱动声源的驱动电压值,也可以实现声场幅值和相位差的调节.这样就有利于调节结构已经确定的微型热声热机的最佳声场分布,使其达到最优热声转换效率,实现微型双驱动热声制冷机热声制冷效率的最优化.

沸腾两相流动中的动力学特征量

采用频域和相空间方法分析沸腾两相流系统。用实测的声压信号重构相空间 ,并用最大 Lyapunov数和相关维数对重构的相空间进行量化。分析这些量化参数与实际实验过程中观察到的流型变化之间的关系。结果表明 :声压信号的功率谱和相空间的量化参数均与沸腾流体中的流型变化有关 。

网络理论及其在驻波、行波热机中的应用

介绍了网络理论在热声热机设计和实验研究中的作用 ,推导出有源热声网络的传输矩阵和混合矩阵的公式及其在驻波、行波热机中的应用。为设计的实验台和进行实验奠定良好的基础。

热声制冷机网络模型中回热器H矩阵参数的测量

对热声系统的网络模型中回热器H矩阵的参数进行了分析,提出了一种H矩阵参数的测量方法。通过实验对简单圆管的无源网络进行测量,与模拟值有较好的吻合,证明实验系统是可靠的。在改变压力和频率的条件下对有源的热声制冷机回热器进行了测量和分析,模拟的结果与测量值基本上一致,流放大系数与模拟的结果偏差较大。说明热声系统是复杂的非线性系统,在线性假设前提下的热声网络模型的模拟结果会存在一定的偏差,尤其在大振幅条件下需要对网络参数进行测量和辨识,通过对网络参数的修正提高模拟的准确性。

热声热机中液相工质的选择与计算

分析了热声热机中使用的液相工质的选择方法 ,研究了适合于热声热机使用的液相工质的热力学性质和热物理性质的计算方法 ,并对液相工质R2 18进行了数值计算 ,计算结果与已有的实验结果相符合 ,计算方法和结果具有令人满意的精度 ,研究结果可用于低品位热源如太阳能驱动的热声热机的研究与开发 .

热声热机中的能量模拟与分析

文中主要对回热器中的能流及其能流分量进行了模拟 ,并在此基础上分析了能流及其分量对热声热机的影响 ,为更深地理解热声热机中所发生的能量转换现象 ,更好地设计热声热机提供有价值的依据和参考。

过冷沸腾中热声振荡驻波自激形成的实验研究

借助工程信号处理的时域和频域方法，详细分析了竖直管内过冷沸腾中热声振荡特性，获得了热声振荡驻波自激形成与主流过冷度的关系．实验表明，当主流过冷度较大时，过冷沸腾声振荡具有多频性；随着过冷度的下降，多频的声振荡逐渐在管道长度方向上发展为具有单一高频的热声驻波；当过冷度下降到致使加热面接近饱和沸腾时，空泡群脉动所致低频压力波动将取代高频热声振荡驻波．在此基础上，提出了验证热声振荡驻波形成与否的相关判断原则，它可方便地应用于过冷沸腾传热工况的诊断之中．

脉管制冷机中脉管内的气柱位移分析

脉管在脉管制冷机中所起的作用,主要体现在热力学和动力学两方面。由热力学平衡计算可决定脉管制冷机的尺寸,但同时也要进行动力学上的匹配。着重利用Dr.deBoer的热力学分析方法对脉管内的气柱位移进行了定量计算 ,给出了计算结果 。

回热器工作的热声机理

从热致声的瑞利判据出发，给出了回热器工作的数学模型。据此分析证明了回热器不仅是逆流换热器，而且也是一个热声转换部件，即在纵向声波与横向热量波动的耦合下，可以实现热致声或声泵热或声输热，给出了在理想流体条件下，控制声场条件以调节或控制横向温差，从而改变回热器工作模式的原则方法。进而指出，对于用实际耗散流体的实际回热器，由耗散性质所造成的热声效应截面分布是回热器工作性能的另一决定因素。

热声谐振管材质的优选设计

从热动力学角度分析了弛豫过程的特征,指出其在不同的热声部件中产生的不同效应.针对热声谐振管,建立了描述弛豫过程的工程化模型,避免了求解气固耦合系统斯托克斯方程组的困难.该模型求得了固体热边界层内的温差分布,得出了与Swift分析等价的优选指标.计算结果表明:采用氦气作气体工质、用聚酯作谐振管时,壁面与气体微团的温差比较大,弛豫引起的耗散较小.因此在做热声谐振管的优化设计时,一定要考虑管材与气体的匹配关系,尽量减小谐振管内的耗散损失.

热声热机网络模型演化与机理初探

提出了热驱动的热声热机系统是一个动态的演化过程,并运用热力学网络分析方法对这个动态过程进行了实验研究,对实验结果进行了建模和分析。用参数激励机理的振荡理论分析了系统的演化过程,认为时变参数流感是系统演化的网络关键参数,提出了定量判据系统工作能力的指标调制度。

谐振管形状对热声声场能量的影响

讨论了热声热机谐振管声场中基频能量的漂移现象,对不同形状谐振管中声场分布进行了理论研究,分析了声源在指数型号筒中输送声波的条件,指出其频率必须大于号筒截止频率.结果表明:a.指数型号筒具有抑制高低次谐波的作用;b.谐振管形状的配置原则为:在声源前面布置一段渐缩声管,然后依次是过渡声管、渐扩声管,这样就可以在谐振管中得到一定频带范围内(fc1<f<fc2)的声波频率,实现阻抗的匹配,符合整个声谐振管阻抗匹配要求;c.从实验上验证了把等截面谐振管变为变截面谐振管有助于对基频能量漂移的抑制.

行波热声斯特林热机起振模态的实验研究

设计和建造了一台小型的行波热声发动机 ,实现了与谐振管负荷的耦和匹配。介绍了所研究的热声系统中热声振荡过程的一些实验结果和实验中观察到的两个起振模态以及模态间周期性交替变化的现象 。

热声斯特林热机起振过程的动力学分析

热声斯特林热机的起振过程是一个非稳态过程。对热声斯特林热机的起振过程的压力信号变化进行了时域、频域、拟相空间的分析。在频域以及拟相空间中,对系统演化过程的定性分析表明,系统的起振过程存在一个明显的演化过程。而对拟相空间采用最大Lyapunov数的量化结果与对真实系统的物理过程的描述之间的比较可以看出,两者能很好的相互吻合,这说明作为判定系统稳定性的最大Lyapunov数能够描述系统的起振过程。

斯特林用直线压缩机的研究

斯特林直线压缩机的性能决定了斯特林制冷机的性能和寿命,阐述了动圈式和动磁式斯特林用直线压缩机的发展及结构特点,并介绍了斯特林直线压缩机的设计计算模型,给出了电机效率与动子质量和角频率的关系,这是斯特林直线压缩机设计的重要控制指标。

微型热声斯特林制冷机填料多孔频率研究

介绍了通过直接测量微型热声斯特林制冷机 (MMTASR)填料等效流阻进而辨识MM TASR回热器的特征频率的办法。测量结果与实际的MMTASR系统的流放大因子和传送损失系数的最优频率范围进行了对比。结果显示一定结构的回热器填料的特征频率与系统的最优频率范围吻合较好 。

热声理论的研究进展

简要介绍了热声振荡的基本原理和特点,在具有偏置温差的热声核声通道中熵波和振荡流体的相互作用会产生热声效应—热声自激振荡或热声泵热.热声效应在热声热机(制冷机)、热声空调、混合物分离、太阳能利用等领域具有十分诱人的应用前景.回顾了热声理论的研究进展,主要包括热声网络模型、参数激励机理、特征时间研究、热力学优化、格子气模拟以及非线性热声理论等方面的一些最新成果.重点介绍了辛群在热声网络中的应用.系统中等温流体管道内工质运动的传输矩阵为辛矩阵,而存在温度梯度的热声回热器中气体工质微团的传输矩阵可以通过变量代换,将传输矩阵转换为辛矩阵,使整个热声系统网络传输都可用辛矩阵传输来表示.对热声理论研究的发展趋势进行了展望,提出了一些有待解决的问题和研究思路.

热声热机的网络模型与仿真研究

介绍了热声热机的网络模型和其仿真计算方法。所开发的计算程序能预测热声系统的声场、回热器等元件及系统的阻抗、以及包括制冷量、制冷温度、热流、声功和COP等的性能参数。本模型的仿真研究将为热声系统的优化设计提供前提和依据。