Rijke管型脉动燃烧器自激起振温度研究

Rijke管型脉动燃烧器具有燃烧效率高、传热效率高、污染小等独特优势,因此,在锅炉和航空领域引起了广泛的关注。但是Rijke管的起振机理和自激振荡过程的控制十分复杂,使得起振温度的计算十分困难。文章根据文献中对Rijke管振荡机理的解释,经过进一步的推导和近似处理,得到了Rijke管起振温度表达式。结果表明起振温度随流量的改变有一最大值,而且Rijke管内流量只有满足一定条件时才能产生振荡。这对研究Rijke管型脉动燃烧器,以及热声热机的起振特性具有重要的理论和实用价值。

初始加热条件对起振温度影响的实验研究

为得到对热声发动机的实际起振条件,针对一台高频行波热声发动机开展了初始加热量对起振温度影响的研究。搭建了实验台并成功观测到临界初始加热功率50 W,采用不同初始加热功率得到临界起振温度并与理论值进行对比发现只要靠近高温端的温度梯度大于临界温度梯度,系统就可起振。

BZ反应的耦合温度振荡(I)——BZ反应化学振荡的起振温度阈值

在理想恒温条件下，通过ＢＺ反应中各反应步骤活化能的分析，阐明了ＢＺ反应体系中间物浓度变量演化方程与温度的关系；根据线性稳定性分析法，确定了以温度Ｔ及模型参数ｈ（ＮａＢｒＯ３浓度为定值）为参数的ＢＺ反应振荡动力学分区，使ＢＺ反应振荡阈值的理论更加系统化．通过ＢＺ反应振荡温度阈值的研究。

热自然对流对热声起振行为的研究

主要研究热自然对流对热声发动机系统的影响。通过一系列的实验 ,发现热声发动机空间位置的变化对行波型热声机的起振温度、回热器的温度分布等重要参数有着相当大的影响。作者通过分析 ,对该现象进行了定性的解释。

热声谐振管的实验研究

以氮气为工质进行了热声谐振管的自激振荡实验 ,通过实验对热声谐振管的起振温度差、自激振荡频率和压力振幅进行了研究 ,研究结果表明 ,热声谐振管的自激振荡频率随着驻波管长度的增加而减小 ,当驻波管长为 2 .2 7m时 ,振荡频率为 65.8Hz;当驻波管长为 3 .77m时 ,振荡频率为 4 2 .1 Hz;热声谐振管的振幅随着回热器两端温度差的增加而增加 ,实验中达到的最大压力振幅为充气压力的 4 .95% ;回热器两端的起振温度差受到充气压力的影响 ,实验中当充气压力为 4× 1 0 5Pa时起振温度差最小 .

基于热声网络理论的驻波热声发动机起振模拟

为了研究驻波热声发动机的起振条件并更好地理解热声振荡的机理,采用热声网络理论对驻波热声发动机的起振过程进行模拟.从线性热声理论中的控制微分方程出发,推导出存在温度梯度的板叠传输矩阵的3种不同表达式,并通过计算对比3种计算方法的精度.根据热声网络理论,对自行设计的驻波热声发动机进行整机模拟,计算起振温度和频率随充气压力和板叠间距的变化,并与实验结果进行对比,计算的起振温度随充气压力的变化趋势与实验结果基本相同.计算结果表明:不同的充气压力应选择不同的板叠间距.对该驻波热声发动机,其最佳的板叠间距应为热渗透深度的2.20～2.30倍.

正交试验法在高频级联型热声发动机研究中的应用

为了研究级联型热声发动机级间运行参数组合方式对系统性能的影响,采用综合的正交试验法,以驻波级回热器热端的起振温度为例,通过正交试验极差分析和方差分析得知充气压力是最敏感的影响因素,其次是行波级的加热功率,再次是驻波级加热功率。试验表明,随着充气压力的升高,起振温度逐渐降低;随着行波级加热功率的增加,起振温度先降低后升高;随着驻波级加热功率的增加,起振温度趋于降低。正交试验法是研究多因素、多水平的一种优化试验方案的方法,采用综合的正交试验法会使试验研究更为有效。

热声发动机在低温余热利用方面的研究

以低温排热的有效利用为目的,设计制作了一台热声发动机的实验样机。通过实验,揭示了热声自激振动与热声强制振动现象发生的条件与机理,研究了热声发动机的关键部件——板叠的形状与材质对系统的起振温度的影响。结果表明,合理设计板叠的结构和合理选择板叠的材料,可以使得系统在较低的温度下起振。系统的最低起振动温度约为60℃。而从热声振动的方式来看,强制振动比自激振动具有更低的起振温度。

热声热机系统的测量与实验研究

对热声热机驱动耗散性负载的性能进行了实验研究和分析 ,对热声热机系统起振温度和谐振频率进行了测量和标定。得出导致热声发动机工作在二阶谐振频率模态下的影响因素。测量和分析了气体充气压力、频率以及谐振管长度对系统整个性能的影响 ,获得了最大为 31W的声能输出。并利用热声发动机产生的声能驱动制冷机 ,产生了 2 5°C的温差。

微型热声驱动器的实验研究

主要针对热声驱动器的微型化开展研究工作,为微型热声驱动器的设计和优化提出了一些思路和建议。制作了1台微型热声驱动器的实验模型机,着重研究结构与操作参数对系统的声波幅值、谐振频率和起振温度等性能参数的影响情况。结果表明,合理设计微型驱动器的结构,可以使系统在较低的温位下起振,本装置最低起振温度在100℃以下。谐振频率主要受系统的长度影响,而声波振幅则与输入功率及板叠在谐振管中的相对位置相关。

改进的行波型热声发动机的初步实验研究

介绍了新型行波热声发动机的实验装置，并与原有的实验装置进行了比较，对试验 结果进行了分析和讨论。在工作气体为氮气，压力为1.56 MPa，热端气体温度615 ℃时得到 压比1.083。

热声现象的一种非线性模型的研究

本文对一种准一维非线性热声模型进行研究,利用该模型初步预测了一种热声驱动器的工作特性,并采用一种更简便的差分格式对系统中发生的非线性现象进行了数值模拟。结果表明,在频域内和线性条件下,该模型简化为经典的线性热声模型,可以预测热声驱动器的起振温度梯度;在时域内和非线性条件下,该模型可以模拟热声系统内的瞬态压力波由初始增长,经过非线性演化,最终达到饱和的全过程;最后,还讨论了板叠上的温度差对饱和压力波的影响。

高频斯特林热声发动机的工质特性研究

搭建了一台高频斯特林热声发动机,分别采用N2、He、Ar和CO2作为工作介质,测量该系统在不同充气压力下的压力振幅和起振温度的变化,并引用了无量纲参数—操作因子和相对水力半径对实验数据进行分析。分析表明,当充气压力不高于1.95 MPa时,CO2的起振温度最低,且在相同的充气压力下He、Ar、N2和CO2的起振温度依次降低;当充气压力高于1.95 MPa时,He的起振温度最低。各种工质的起振温度在相近的相对水力半径下达到最小值,并且其压力振幅均随操作因子和充气压力的增大而增大。

热声发动机起振行为实验研究

研究了热声发动机起振过程,对Benavides构建的动力学模型的计算方法进行了优化,计算了控制压力、回热器参数和系统频率对热声发动机起振温度的影响。并进行了实验,计算结果与实验结果一致,证明了优化效果。

带阻性管的环路行波热声发动机性能研究

高效的行波热声发动机要求回热器处在接近行波和高声阻抗的声场。为此,本文拟采用阻性管进行调相,设计了一台单级环路行波热声发动机,分别以He,N2和CO2为工质,对该热声发动机的起振特性和稳态运行工况进行了系统的实验研究。结果表明,安装阻性管后,单级环路行波热声发动机的起振温度可以被降低300℃以上,最低起振温度仅为55C(工质为CO2,平均压力为2.35 MPa)。此外,系统可以在200℃以下的加热温度达到比较可观的压比。可见,阻性管可以作为环路行波热声发动机的一种有效调相方式,本文所提出的热声发动机系统具有利用低品位热源驱动的潜力。

近室温热源驱动的气液相变热声发动机

热声发动机是一种结构简单且运行可靠的新型热机,可直接将热能转化为声波,进而驱动发电或者制冷,具有良好的应用前景.本研究基于对回热器的优化,研制了一台近室温热源驱动的气液相变热声发动机,着重研究了回热器填料的丝网目数和材料对系统起振温度和压比的影响.研究发现,当采用120目的紫铜丝网作为回热器时,以R134a和R1234ze(E)为工质,系统的最低起振温度分别为18.1和26.4°C(对应的冷端温度为11.1和11.3°C);当热端温度为183°C且选用R1234ze(E)作为工质时,采用紫铜丝网的系统输出声波的压比最高可达1.094,与相近热端温度下选用1 MPa的氦气作为工质的单级环路行波型热声发动机相当,而所需的加热功率则明显降低.结果表明,气液相变热声发动机在近室温低品位热源利用方面拥有可观的应用潜力.