熱聲脈管制冷機板疊結構及調相機理數值研究.pdf

1、中圖分類號UDCTB65／TB666215碩士學位論文學校代碼密級10533熱聲脈管制冷機板疊結構及調相機理數值研究Numericalsimulationforstackstructureofthermoacousticpulsetuberefrigeratorandphasemodulationmechanism作者姓名：學科專業(yè)：研究方向：學院(系、所)：指導教師：副指導教師：論文答辯日期!!蘭：笪：蘭l顏鵬制冷及低溫工程熱聲熱機及

2、脈管制冷能源科學與工程學院劉益才中南大學2013年05月答辯委員會主席型p坐中南大學碩士學位論文摘要熱聲脈管制冷機板疊結構及調相機理數值研究摘要：熱聲斯特林脈管制冷系統(tǒng)是一種基于斯特林循環(huán)的熱聲驅動脈管制冷系統(tǒng)，提高其效率有助于在國防軍事及空間探測等領域的推廣應用；利用熱聲發(fā)動機驅動熱聲脈管制冷機能提高其穩(wěn)定性，具有非常廣闊的應用前景。而回熱器是熱聲轉換的核心，特殊的結構對熱聲轉換的效率會產生巨大的影響。采用CFD商業(yè)軟件Fluent展

3、開了以下幾個方面的數值研究：(1)針對板疊結構回熱器，分別建立了平行板疊及異形板疊駐波熱聲發(fā)動機的數值研究模型，成功捕捉到了熱聲自激振蕩過程，異形板疊達到熱聲飽和時間更短；分析了壓力及速度之間的相位關系，驗證了Rayleigh準則，軸向壓力、速度之間的相位差為90。，滿足駐波聲場的分布特點；研究兩者的頻譜特性，異形板疊產生的壓力幅值遠遠高于平行板疊，更為穩(wěn)定，有助于熱聲系統(tǒng)的匹配；觀察回熱器周圍產生的流動漩渦，異形板疊結構漩渦的強度高于

4、平行板疊，有利于流固耦合和轉換效率的提高；(2)建立了熱聲發(fā)動機驅動熱聲制冷機的數值研究模型，分析了速度及壓力的相位關系以及軸向分布特點，驗證了數值研究的正確性；研究了不同時刻聲功分布的特點，平行板疊產生的聲功率相對較少；捕捉到了回熱器冷熱兩端溫度振蕩的特點，分析了不同時刻回熱器兩端溫度分布的規(guī)律，研究結果顯示平行板疊結構的制冷效率低于異形板疊結構；此外，由于受到非線性聲場的擾動，兩種回熱器結構兩端均出現溫度分布不穩(wěn)定的現象；(3)建立

5、熱聲斯特林脈管制冷系統(tǒng)的數值研究模型，分別研究慣性管管徑、長度，工作頻率以及入口效應對制冷效率產生的影響，結果表明制冷效率的高低是冷端換熱器壓力、質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，結果顯示速度環(huán)狀效應的強弱取決于瓦倫西數砌以及最大雷諾數Rem觚；分析了不同時刻氣庫流場分布的特點，發(fā)現慣性管與氣庫的交界面出現了多個流動漩渦，漩渦的存在導致