熱聲回熱器結構動力學數值仿真.pdf

1、回熱器是實現熱聲轉換的關鍵，其特殊的結構又對熱聲轉換的效率產生巨大的影響。目前對于回熱器的填料材質和特殊結構所固有的聲學特性，以及固體介質結構振動與氣體振蕩的相互作用的研究還很少。本文在前人工作的基礎上，對熱聲回熱器和熱聲整機從結構聲的角度出發(fā)，研究了熱聲熱機內的聲場分布和各聲學元件的受激振動情況。結構的本征值決定了特征波數和自由振動的頻率，而回熱器中的聲波又是多種頻率的疊加，因此存在聲振蕩與結構振動的耦合。
　　 利用商業(yè)軟件

2、ANSYS重點對熱聲回熱器和熱聲整機從結構動力學這一新角度進行了數值研究。建立了蜂窩陶瓷、針束等非板疊類常用回熱器模型;改造了普通板疊回熱器的結構，建立肋片板、微坑板回熱器模型;對以上建立的各回熱器及其熱聲整機模型進行了全面的靜力分析、模態(tài)分析和諧響應分析，以及各結構動力參數對比研究;主要得到以下幾點結論:
　　 (1)隨著充氣壓力的提高各回熱器和熱聲熱機的動力學參數基本都呈現線性增大的趨勢，應力應變表現十分吻合且峰值點一一對應

3、;
　　 (2)不同回熱器在各階模態(tài)頻率下應變不同，蜂窩陶瓷回熱器動力學響應最強、板疊回熱器最弱;總的來說低頻段各點的應力應變較小，在5階高階模態(tài)之后各方向應變幅值持續(xù)增大，回熱器起到激發(fā)和維持高階熱聲振蕩的作用;由于結構聲輻射反射波作用徑向y方向變化較其它兩向尤為明顯;
　　 (3)熱聲熱機不同位置的動力響應結果各不相同;熱聲熱機的3階、4階模態(tài)接近氣體介質的工作頻率;回熱器聲學特性與頻率存在一定關系，在某一頻率下其聲

4、學特性最佳，同時結構是以多階模態(tài)振動，故降低熱聲不穩(wěn)定性和抑制其它階雜波值得進一步研究;
　　 (4)普通板疊回熱器熱聲熱機在150Hz附近（與氣體介質的工作頻率匹配）諧振，而異型板疊回熱器熱機由于結構的改變，共振頻率發(fā)生變化，在高階模態(tài)應變到達峰值，因此是否存在回熱器結構與熱聲熱機操作頻率的最佳匹配值得進一步研究;
　　 (5)通過對常用非板疊類回熱器和異型板疊回熱器的研究說明了填料和結構對于熱聲熱機動力學特性存在較大