基于Fluent的热声异形谐振管压比研究

通过采用Fluent模拟计算的方法研究了在相同输入的情况下,不同谐振管形状对系统压比的影响。为了验证采用Fluent的可行性和作者编制程序的准确性,对刚性封闭直管,容性封闭直管进行了模拟,其结果与理论分析相吻合;对一实验系统进行模拟,模拟时以其中任意两个测点测量值为输入输出,将所得声场其它观察点的模拟结果与实验测量值相比较,二者符合也很好,证明了本研究方法是可行的,程序编制是正确的。在此基础之上,对不同管形结构的空谐振管进行了模拟计算,得到了不同情况下的最大输出压力,结果认为在提高压比方面渐变管优于突变管及锥形管优于直管。

热声谐振管压比影响因素的数值模拟

通过比较等直径管,分析了锥度管对压比的影响.采用Fluent模拟计算了管型对压比的影响,结果表明渐缩型锥管能强化声振动,可提高谐振管的压比.并研究了工作压力对热声异型谐振管压比的影响,结果表明高的工作压力有利于提高热声谐振管的压比.

热管废热发生器烟气流场的数值模拟

烟气驱动的热管废热溴化锂制冷机中热管废热发生器是机组损失最大的部位,为了较为精确地描绘出其烟气流动状态参数的分布,建立了热管废热发生器烟气流场的三维数值模型,其中紊流模型采用了k-ε双方程形式,然后利用SIMPLE算法,借助Fluent软件进行了模拟计算并得出了烟气流动过程中温度压力等流动状态参数的分布图。

指数型热声谐振管的固有频率

采用计算流体力学软件Fluent模拟研究了11种不同形状参数的指数型热声谐振管内二维非线性声场特性,分析了驱动频率和驱动强度对管内声压演化过程及固有频率的影响,并探索了指数管的固有频率与理论计算谐频之间的关系.研究发现:当驱动频率偏离谐振管固有频率时,管内将出现明显的"拍"现象;指数管的固有频率随驱动强度的增加而增加,呈现硬弹簧效应,但驱动强度对固有频率的影响较小并且在任何驱动下指数管的固有频率均小于理论计算谐频.针对所研究的指数型管,获得了其固有频率与理论计算谐频之间的关系式.结果表明,相同驱动下,形状参数m值约等于2.8的指数管所能获得的压力幅值及压比最大,且m=2.8指数管的固有频率与理论计算谐频之间的关系式与其他管型略有不同.

二阶非线性热声理论模型研究

基于流体力学基本原理建立了热声系统的二维二阶理论模型,分析了由于系统中二阶物理量的存在所引发的非线性效应,讨论了热声系统中几个物理量由于非线性效应所带来的变化。最后,通过对该理论模型中流场方程的封闭性研究,简单分析了进行数值模拟计算的可行性。

高频驻波热声热机的数值研究

以1/4波长驻波热声热机为研究对象,建立了平行板叠结构回热器以及异形板叠结构回热器的数值模型,采用Fluent软件分析了这两种结构回热器产生的压力、速度以及流场.研究结果表明:异形板叠结构回热器自激振荡达到饱和所需的时间比较短,压力幅值比较高;非线性声场的扰动,导致不同时刻回热器冷热两端温度分布不稳定,相比平行板叠结构回热器,异形板叠结构回热器温度梯度比较小,有利于低品质热源的应用;针对板叠结构回热器,改变平板的结构,有利于实现热声系统的匹配;异形板叠结构回热器周围的流场明显强于平行板叠结构回热器,有利于流固之间的耦合,提高了热声转换的效率.