余国瑶
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罗二仓
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张晓东
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戴巍
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朱尚龙
工程热物理学报
高频热声斯特林发动机具有体积小,热效率高和无机械运动部件等特点,是驱动脉冲管制冷机等回热式制冷机的理想的压力波发生器.本文设计并研制了一高频热声斯特林发动机系统,实验研究了系统布置方位和工作介质对发动机性能的影响.实验结果发现布置方位对起振温度的影响较大,对稳定振荡的波动压力振幅和加热温度影响较小.采用氦气、氮气、氩气和二氧化碳作为工质,工作频率分别是314 Hz、108 Hz、98 Hz和76 Hz时,其压比分别达到了1.17、1.23、1.22和1.24.
关键词:
高频
,
热声斯特林发动机
,
布置方位
,
工质
吴张华
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李山峰
,
罗二仓
,
戴巍
工程热物理学报
本文介绍了一台由热声斯特林发动机及其驱动的直线发电机组成的热声斯特林发电系统原理样机.一方面为满足发电机与发动机间体积流率和相位的匹配要求,另一方面为了能在直线发电机活塞处获得较好的压力波与体积流率间相位关系、提高直线发电机的电功输出能力,装置保留了发动机原有的锥形谐振管.初步实验以氦气为工质,在2.5MPa平均压力、64Hz工作频率下,获得了97W的电功.本文还分析了该热声发电系统的效率,得出直线发电机声电转换效率超过了0.8.然而由于谐振管耗散了大量的声功,目前整机的热电转换效率还较低.
关键词:
热声发电
,
热声斯特林发动机
,
直线发电机
余国瑶
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罗二仓
,
戴巍
,
胡剑英
,
吴张华
工程热物理学报
采用计算流体动力学(CFD)方法,对高频驻波热声发动机和热声斯特林发动机实验系统分别进行了二维和三维数值模拟.计算模型具有与实验系统相同的几何结构、尺寸和运行工况.对计算模型的有效性进行了研究,表明实现有限换热条件的板叠实物模型适合驻波热声发动机的模拟,而实现局域热平衡的多孔介质模型适合热声斯特林发动机的模拟.计算结果成功观测到了非线性的自激振荡演化过程,捕捉到了两种发动机的不同非线性现象.计算结果分别给出了两种热声发动机内部的声场分布特性和复杂流场.计算结果与实验结果的对比验证了CFD方法对高频驻波热声发动机和热声斯特林发动机模拟的有效性.
关键词:
驻波热声发动机
,
热声斯特林发动机
,
计算流体动力学
