正十字型時均流激聲發(fā)動機(jī)聲場特性研究.pdf

1、時均流激聲發(fā)動機(jī)是一種基于氣動聲學(xué)原理的新型能量轉(zhuǎn)化裝置，可以在不使用任何機(jī)械運(yùn)動部件的情況下利用風(fēng)和管道流體等時均流激發(fā)出具有較高能流密度和穩(wěn)定頻率的聲場，從而實(shí)現(xiàn)時均流能到聲場能的轉(zhuǎn)化。該裝置可用于驅(qū)動熱聲制冷機(jī)制冷或驅(qū)動發(fā)電機(jī)和換能器發(fā)電，為風(fēng)能利用提供了新思路。鑒于其廣闊的應(yīng)用前景，本文致力于探索時均流激聲發(fā)動機(jī)的工作機(jī)理，開展了正十字型時均流激聲發(fā)動機(jī)的數(shù)值模擬與實(shí)驗研究。
　　基于渦聲理論和計算流體動力學(xué)(CFD)方法

2、，采用大渦模擬(LES)湍流模型對正十字型時均流激聲發(fā)動機(jī)進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了正十字型時均流激聲發(fā)動機(jī)內(nèi)部流場特性、聲場特性、諧振管口的渦和聲場之間的耦合作用關(guān)系。并且，數(shù)值計算結(jié)果與實(shí)驗結(jié)果具有較好的吻合度。
　　在國內(nèi)首次研制了一臺正十字型時均流激聲發(fā)動機(jī)，以離心風(fēng)機(jī)提供的氣流模擬自然風(fēng)，獲得了穩(wěn)定的駐波聲場。實(shí)驗和數(shù)值模擬方法相結(jié)合，揭示了發(fā)動機(jī)內(nèi)的聲場分布以及時均流速、斯特勞哈爾數(shù)等對其聲場特性的影響。并利用可無級調(diào)節(jié)長

3、度的諧振管，揭示了諧振管長度對于時均流激聲發(fā)動機(jī)性能的影響規(guī)律。根據(jù)能量平衡法計算了時均流激聲發(fā)動機(jī)的聲源功率大小。實(shí)驗研究表明，時均流激聲發(fā)動機(jī)具有明確的運(yùn)行穩(wěn)定區(qū)域和不應(yīng)區(qū)，并存在特定的轉(zhuǎn)換規(guī)律。當(dāng)諧振管長度為150～230 mm時，聲場始終處于基頻模式，隨著諧振管長度的增加，發(fā)動機(jī)具有更多的聲學(xué)模態(tài)。渦激發(fā)的聲源能量隨諧振管長度的增大而減小，且與水力模態(tài)相關(guān)。時均流激聲發(fā)動機(jī)產(chǎn)生穩(wěn)定聲場的工況點(diǎn)分布在特定的斯特勞哈爾數(shù)區(qū)域，并反映