谐振管对开口式热声发生器声学性能的影响研究

在传递矩阵模型中引入开口端非线性耗散模型对开口式行波热声发生器理论建模,得到了开口端阻抗实部、开口处体积流率及受末端几何形状影响的压力损失系数之间的关系.对系统谐振频率、内部压力幅值和出口外1 m处声压级的声学特性参数进行了理论分析,并对不同谐振管尺寸和不同锥管锥度进行了实验研究.分析讨论了谐振管长度和直径对系统谐振频率的影响,结果表明:理论模型可以反映谐振管尺寸对谐振频率的影响,计算值与实验值的误差小于5%.锥管可以有效减小开口端的能量损耗,进而显著提高热声装置内部的压力幅值和出口外1 m处声压级,在谐振管直径为46 mm、长度为730 mm及40°锥管情况下,出口外1 m处声压级可以达到110.2 dB.

热声发生器开口端声学阻抗的理论和实验研究

基于传递矩阵法理论,推导并建立了开口式热声发生器系统中开口端声学阻抗与包含环形圈和开口式谐振管等传递矩阵之间的关系式,理论分析了小振幅下的线性辐射模型和大振幅下的开口端耗散模型.在此基础上,开口式行波热声发生器系统在开口式谐振管的不同直径(38,46,64 mm)、不同长度(450,530,630,730 mm)及不同锥度的锥形管(40°,45°,50°)下进行实验研究,将不同实验条件下开口端声学阻抗的实验结果与线性辐射模型和开口端耗散模型理论结果进行对比.分析结果表明:随着系统开口端气体振幅的逐渐增大,小振幅下线性辐射模型偏差较大,已不再适用,而实验结果与开口端耗散模型符合较好.