行波熱聲發(fā)電系統(tǒng)輸出特性及聲學諧振器研究.pdf

1、行波熱聲發(fā)電系統(tǒng)具有可以利用低品位熱源、潛在轉(zhuǎn)換效率高、可靠性高、環(huán)境友好等優(yōu)點。目前，熱聲發(fā)電技術的轉(zhuǎn)換效率仍需進一步提高，在獲得較大輸出電功時系統(tǒng)功率密度低，這些問題嚴重制約了熱聲發(fā)電系統(tǒng)的推廣和應用。研究行波熱聲發(fā)電系統(tǒng)的輸出特性和聲學諧振器，對于提高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率，使整個系統(tǒng)更加緊湊高效，進而推進行波熱聲發(fā)電系統(tǒng)的實用化進程具有重要意義。本文主要從以下幾個方面展開工作:
　　 1、開展了直線發(fā)電機和彈簧振子的理論研究。利

2、用電-力-聲類比的方法對直線發(fā)電機和彈簧振子的物理模型進行了分析，分別得出了直線發(fā)電機和彈簧振子的電-力-聲類比圖，并將其轉(zhuǎn)化為機械阻抗圖，進而推導出直線發(fā)電機和彈簧振子的控制方程組。通過理論分析指出，減小直線發(fā)電機電阻抗虛部可以提高直線發(fā)電機的聲電轉(zhuǎn)換效率，進而改善行波熱聲發(fā)電系統(tǒng)的輸出特性。
　　 2、開展了行波熱聲發(fā)電系統(tǒng)輸出性能強化的理論和實驗研究?；诰€性熱聲理論，對行波熱聲發(fā)電系統(tǒng)進行整機建模，分析了外接負載、電路諧

3、振和四通處壓力振幅對行波熱聲發(fā)電系統(tǒng)輸出特性的影響，并搭建實驗臺進行了驗證。實驗表明，在發(fā)電機電路中串入電容器使直線發(fā)電機達到電路諧振后，系統(tǒng)性能得到顯著提高，輸出電功從122.9 W增加到150.6 W，同時熱電效率從5.3％提高到7.8％。
　　 3、開展了采用機械諧振器進一步提高行波熱聲系統(tǒng)輸出性能的數(shù)值模擬研究?；诰€性熱聲理論，模擬并分析了不同聲學諧振器對熱聲系統(tǒng)輸出特性的影響。分析發(fā)現(xiàn)，采用機械諧振器可以顯著改善熱聲