熱聲制冷機諧振腔內(nèi)聲場分布規(guī)律及影響因素研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文論文題目論文題目：熱聲制冷機諧振腔內(nèi)聲場分布規(guī)律及影響因素研究英文題目英文題目：TheresearchonthecavityofresonanceTubeinthermoacousticrefrigeratsoundfielddistributioninfluencingfact學(xué)位類學(xué)位類別：工學(xué)碩士研究生姓研究生姓名：尹瀟靚學(xué)號學(xué)號：2013023126學(xué)科學(xué)科(領(lǐng)域領(lǐng)域)名稱名稱：機械制造及其自動化指導(dǎo)教指導(dǎo)教師：汪建

2、新職稱職稱：教授協(xié)助指導(dǎo)教協(xié)助指導(dǎo)教師：師：職稱：職稱：2016年6月6日分類號：分類號：TH114密級：級：公開公開UDC：學(xué)校代碼：學(xué)校代碼：1012710127內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要采用磁致伸縮換能器來驅(qū)動熱聲制冷機系統(tǒng)，是目前熱聲制冷領(lǐng)域中一種極具潛力的制冷方案。使用磁致伸縮換能器驅(qū)動后，可以提供大振幅的強力聲源。熱聲制冷機中諧振管截面的幾何尺寸是比較重要的參數(shù)，因此通過建立各截面形狀諧振管內(nèi)三維聲場模型，分析不同形狀

3、諧振管內(nèi)聲場的聲壓分布，對于提高熱聲制冷機的性能具有重要意義。首先，基于包含流體力學(xué)、熱力學(xué)、聲學(xué)等熱聲制冷技術(shù)的基礎(chǔ)理論結(jié)合實驗文獻(xiàn)，分析了壓力和溫度的變化關(guān)系，為熱聲效應(yīng)的分析提供了參考。利用基于SIMPLEC方法和交錯網(wǎng)格技術(shù)的有限體積法對建立的一維諧振管模型內(nèi)氣體介質(zhì)聲場進(jìn)行數(shù)值求解，對二維圓柱形諧振管內(nèi)氣體介質(zhì)模型采用有限差分計算方法進(jìn)行數(shù)值求解，對不同位置、不同時刻的氣體波動方程進(jìn)行離散化處理，得到一組方程組，為后面進(jìn)一步導(dǎo)

4、入到有限元分析軟件中進(jìn)行模擬仿真提供了條件。其次，利用聲學(xué)有限元分析軟件ACTRAN（學(xué)生版）與ANSYSWkbench，分別對長度相同的圓柱形、圓錐形、圓柱圓錐結(jié)合形、正弦型以及指數(shù)型回轉(zhuǎn)體內(nèi)聲場進(jìn)行分析，得到對應(yīng)形狀諧振管內(nèi)聲場分布規(guī)律。比較了當(dāng)入口口徑與出口口徑比例相同情況下，縱截面曲線變化對諧振管的活塞振動模態(tài)頻率、聲壓幅值產(chǎn)生的影響，以達(dá)到實現(xiàn)提高活塞振動頻率和聲壓幅值最大化的目的。觀察分析結(jié)果得到諧振管形狀對模態(tài)頻率、位移幅

5、頻分布曲線以及管內(nèi)沿程壓力的影響，以及諧振管內(nèi)聲傳遞損失曲線。結(jié)果表明：對于熱聲制冷機結(jié)構(gòu)微型化的需求，在相同激勵條件下采用圓錐形諧振管，活塞振動模態(tài)幅值最大，同時能產(chǎn)生較高聲強。然后，對行駐波型熱聲制冷機的幅頻分布特性以及諧振管內(nèi)聲場進(jìn)行了仿真計算，由于行駐波熱聲制冷機內(nèi)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，先選取簡單圓環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，進(jìn)而拓展結(jié)構(gòu)，得到不同聲場分布規(guī)律，通過觀察動畫可以說明，在P形管組成的行波型熱聲制冷機中不是單純的行波，而是存在駐波現(xiàn)象。