正十字型時均流激聲發(fā)動機聲場特性研究.pdf

1、時均流激聲發(fā)動機是一種基于氣動聲學原理的新型能量轉化裝置，可以在不使用任何機械運動部件的情況下利用風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，從而實現(xiàn)時均流能到聲場能的轉化。該裝置可用于驅動熱聲制冷機制冷或驅動發(fā)電機和換能器發(fā)電，為風能利用提供了新思路。鑒于其廣闊的應用前景，本文致力于探索時均流激聲發(fā)動機的工作機理，開展了正十字型時均流激聲發(fā)動機的數(shù)值模擬與實驗研究。
　　基于渦聲理論和計算流體動力學(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)動機進行了數(shù)值模擬，分析了正十字型時均流激聲發(fā)動機內部流場特性、聲場特性、諧振管口的渦和聲場之間的耦合作用關系。并且，數(shù)值計算結果與實驗結果具有較好的吻合度。
　　在國內首次研制了一臺正十字型時均流激聲發(fā)動機，以離心風機提供的氣流模擬自然風，獲得了穩(wěn)定的駐波聲場。實驗和數(shù)值模擬方法相結合，揭示了發(fā)動機內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)動機的聲源功率大小。實驗研究表明，時均流激聲發(fā)動機具有明確的運行穩(wěn)定區(qū)域和不應區(qū)，并存在特定的轉換規(guī)律。當諧振管長度為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)動機具有更多的聲學模態(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。時均流激聲發(fā)動機產生穩(wěn)定聲場的工況點分布在特定的斯特勞哈爾數(shù)區(qū)域，并反映