熱聲脈管制冷機(jī)板疊結(jié)構(gòu)及調(diào)相機(jī)理數(shù)值研究.pdf

1、中圖分類號(hào)UDCTB65／TB666215碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼密級(jí)10533熱聲脈管制冷機(jī)板疊結(jié)構(gòu)及調(diào)相機(jī)理數(shù)值研究Numericalsimulationforstackstructureofthermoacousticpulsetuberefrigeratorandphasemodulationmechanism作者姓名：學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院(系、所)：指導(dǎo)教師：副指導(dǎo)教師：論文答辯日期!!蘭：笪：蘭l顏鵬制冷及低溫工程熱聲熱機(jī)及

2、脈管制冷能源科學(xué)與工程學(xué)院劉益才中南大學(xué)2013年05月答辯委員會(huì)主席型p坐中南大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要熱聲脈管制冷機(jī)板疊結(jié)構(gòu)及調(diào)相機(jī)理數(shù)值研究摘要：熱聲斯特林脈管制冷系統(tǒng)是一種基于斯特林循環(huán)的熱聲驅(qū)動(dòng)脈管制冷系統(tǒng)，提高其效率有助于在國(guó)防軍事及空間探測(cè)等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用；利用熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)熱聲脈管制冷機(jī)能提高其穩(wěn)定性，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。而回?zé)崞魇菬崧曓D(zhuǎn)換的核心，特殊的結(jié)構(gòu)對(duì)熱聲轉(zhuǎn)換的效率會(huì)產(chǎn)生巨大的影響。采用CFD商業(yè)軟件Fluent展

3、開了以下幾個(gè)方面的數(shù)值研究：(1)針對(duì)板疊結(jié)構(gòu)回?zé)崞鳎謩e建立了平行板疊及異形板疊駐波熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)值研究模型，成功捕捉到了熱聲自激振蕩過(guò)程，異形板疊達(dá)到熱聲飽和時(shí)間更短；分析了壓力及速度之間的相位關(guān)系，驗(yàn)證了Rayleigh準(zhǔn)則，軸向壓力、速度之間的相位差為90。，滿足駐波聲場(chǎng)的分布特點(diǎn)；研究?jī)烧叩念l譜特性，異形板疊產(chǎn)生的壓力幅值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于平行板疊，更為穩(wěn)定，有助于熱聲系統(tǒng)的匹配；觀察回?zé)崞髦車a(chǎn)生的流動(dòng)漩渦，異形板疊結(jié)構(gòu)漩渦的強(qiáng)度高于

4、平行板疊，有利于流固耦合和轉(zhuǎn)換效率的提高；(2)建立了熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)熱聲制冷機(jī)的數(shù)值研究模型，分析了速度及壓力的相位關(guān)系以及軸向分布特點(diǎn)，驗(yàn)證了數(shù)值研究的正確性；研究了不同時(shí)刻聲功分布的特點(diǎn)，平行板疊產(chǎn)生的聲功率相對(duì)較少；捕捉到了回?zé)崞骼錈醿啥藴囟日袷幍奶攸c(diǎn)，分析了不同時(shí)刻回?zé)崞鲀啥藴囟确植嫉囊?guī)律，研究結(jié)果顯示平行板疊結(jié)構(gòu)的制冷效率低于異形板疊結(jié)構(gòu)；此外，由于受到非線性聲場(chǎng)的擾動(dòng)，兩種回?zé)崞鹘Y(jié)構(gòu)兩端均出現(xiàn)溫度分布不穩(wěn)定的現(xiàn)象；(3)建立

5、熱聲斯特林脈管制冷系統(tǒng)的數(shù)值研究模型，分別研究慣性管管徑、長(zhǎng)度，工作頻率以及入口效應(yīng)對(duì)制冷效率產(chǎn)生的影響，結(jié)果表明制冷效率的高低是冷端換熱器壓力、質(zhì)量流以及兩者之間相位差共同作用的效果，管徑越小、頻率越高、入口相位角越小有利于提高制冷效率；研究不同情況下冷端換熱器出口速度環(huán)狀效應(yīng)，結(jié)果顯示速度環(huán)狀效應(yīng)的強(qiáng)弱取決于瓦倫西數(shù)砌以及最大雷諾數(shù)Rem觚；分析了不同時(shí)刻氣庫(kù)流場(chǎng)分布的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)慣性管與氣庫(kù)的交界面出現(xiàn)了多個(gè)流動(dòng)漩渦，漩渦的存在導(dǎo)致