熱聲制冷機(jī)制冷機(jī)制數(shù)值模擬研究.pdf

1、聲驅(qū)動(dòng)的熱聲制冷機(jī)是一種全新的制冷裝置，它是靠聲驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生聲波，聲波在諧振管中產(chǎn)生熱聲效應(yīng)的原理工作的。論文主要運(yùn)用數(shù)值模擬的方法對(duì)熱聲制冷機(jī)的制冷過程進(jìn)行了仿真，對(duì)熱聲效應(yīng)的發(fā)生和作用機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析。
　　論文首先論述了熱聲熱機(jī)的研究背景和意義，對(duì)熱聲熱機(jī)的發(fā)展過程及國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)程進(jìn)行了說(shuō)明，從熱力學(xué)內(nèi)容出發(fā)對(duì)熱聲效應(yīng)發(fā)生的過程進(jìn)行了分析。同時(shí)對(duì)熱聲效應(yīng)涉及到的流體力學(xué)、傳熱學(xué)等基本理論進(jìn)行了論述。對(duì)熱聲制冷機(jī)零部件的

2、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行了說(shuō)明，為熱聲制冷機(jī)的設(shè)計(jì)改進(jìn)提供了依據(jù)。
　　其次，重點(diǎn)對(duì)熱聲制冷過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,運(yùn)用CFD數(shù)值計(jì)算軟件，對(duì)熱聲效應(yīng)的發(fā)生和發(fā)展機(jī)理進(jìn)行了數(shù)值模擬。首先在ANSYS中建立諧振管的三維模型，進(jìn)行模態(tài)分析，找到合適的諧振頻率，以此頻率作為驅(qū)動(dòng)源的激勵(lì)頻率。在CFD中，建立制冷機(jī)的直諧振管二維模型，研究了其中放置一塊板疊時(shí)諧振管內(nèi)流體的速度、壓力、溫度變化情況，并對(duì)壓力幅值對(duì)溫度的影響進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，諧振管內(nèi)工質(zhì)

3、的溫度具有一定的波動(dòng)性，體現(xiàn)了壓力波動(dòng)對(duì)溫度等參數(shù)的影響。同時(shí)證明提高制冷機(jī)入口處壓力的振動(dòng)幅值，對(duì)于熱聲制冷機(jī)制冷量的增加是有益的。在熱聲制冷效應(yīng)的作用下，管中板疊冷熱端形成了一定的溫度梯度，很好地驗(yàn)證了熱聲效應(yīng)的作用機(jī)理。
　　最后，在直諧振管仿真的基礎(chǔ)上，對(duì)熱聲制冷機(jī)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)，重點(diǎn)是在內(nèi)部增加了冷熱端換熱器，換熱器是熱聲制冷機(jī)的一個(gè)重要組成部件，它對(duì)熱聲效率的提高起著重要作用。通過耦合的計(jì)算方法，對(duì)整機(jī)模型進(jìn)行了仿真，