本文關鍵詞：指數(shù)型熱聲諧振管內非線性聲流場的模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：熱聲制冷機是一種極具發(fā)展?jié)摿蛻们熬暗男滦椭评錂C,隨著熱聲制冷機實用化的發(fā)展,對熱聲制冷效率的要求越來越高。諧振管是熱聲制冷機的重要組成部件,管內振蕩流場產生的聲壓幅值及壓比大小對制冷效率有著重大影響。相同驅動條件下,高的聲壓幅值和壓比能提高聲功,從而提升制冷機的制冷效率。指數(shù)型熱聲諧振管是一種能提高管內壓比的優(yōu)秀管型,但當管內聲壓幅值較大時,現(xiàn)有的線性熱聲理論已經無法解釋大振幅情況下出現(xiàn)的一些非線性現(xiàn)象。目前關于指數(shù)型管內非線性聲流場的模擬研究大多是基于一維模型,且缺乏能進一步提升指數(shù)管性能的方法。為此,本文研究指數(shù)型熱聲諧振管內的二維非線性聲流場特性,探索提高熱聲制冷效率的有效方法。論文利用計算流體力學軟件Fluent對指數(shù)管內二維非線性聲流場進行模擬計算。由于驅動頻率等于指數(shù)管諧振頻率時,管內能得到最大聲壓幅值,故對指數(shù)管諧振頻率進行了研究,獲得了聲壓幅值、壓比最大的管型。在得到指數(shù)管諧振頻率關系后,通過與圓柱直管內聲場的比較,驗證了指數(shù)管減少聲功耗散的優(yōu)秀性能,并對管內聲流場特征進行了分析。最后探索了邊界溫度對管內聲場的影響并提出能提升諧振管性能的建議,從而為高效的熱聲制冷機設計提供參考。本文的主要工作包括以下幾個方面:(1)對一種圓柱型直管內聲場進行模擬分析,通過與文獻結果對比,驗證了運用Fluent軟件對熱聲問題進行模擬的可行性以及計算模型的正確性。(2)模擬研究了六種(m=2.0,2.2,2.4,2.6,2.8和3.0)不同形狀參數(shù)的指數(shù)型熱聲諧振管內二維非線性聲場特性,分析了驅動頻率和驅動強度對管內聲壓演化過程及諧振頻率的影響,并探索了指數(shù)管實際諧振頻率與理論計算諧頻之間的關系。(3)通過對m=2.2的指數(shù)管和與其等直徑、等體積的直管內聲場的模擬與比較,驗證了指數(shù)管具有提高管內壓比和抑制高次諧波的能力,并對指數(shù)管內聲場以及流場結構特征進行了分析。最終探索了壁面邊界溫度的改變對指數(shù)管內聲場的影響,得到了能提升諧振管性能的邊界溫度。
【關鍵詞】：熱聲制冷 指數(shù)型熱聲諧振管 諧振頻率 聲流場 邊界溫度
【學位授予單位】：湖南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB651
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 熱聲制冷機發(fā)展概述11-14
• 1.2.1 熱聲效應的發(fā)現(xiàn)11-12
• 1.2.2 熱聲制冷機的發(fā)展12-14
• 1.3 熱聲諧振管的數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 FLUENT軟件在熱聲模擬中的應用15-16
• 1.5 本文主要研究內容16-18
• 第二章 數(shù)值模擬的理論基礎及計算模型驗證18-28
• 2.1 數(shù)值模擬理論基礎18-21
• 2.2 諧振管內聲流場特點21-22
• 2.3 物理模型22-23
• 2.4 計算模型23-25
• 2.4.1 網格劃分及初始條件設置23
• 2.4.2 求解器的設置23-25
• 2.5 模型驗證25-27
• 2.6 本章小結27-28
• 第三章 指數(shù)型熱聲諧振管諧頻關系研究28-40
• 3.1 指數(shù)管內聲壓的理論分析28-30
• 3.2 基于線性理論的指數(shù)管諧頻關系30-31
• 3.3 基于數(shù)值模擬的指數(shù)管諧頻分析31-38
• 3.3.1 物理模型31
• 3.3.2 計算模型設置31-32
• 3.3.3 驅動頻率對聲壓分布的影響32-34
• 3.3.4 驅動強度對諧振頻率的影響34-36
• 3.3.5 諧振管實際諧振頻率與理論計算諧振頻率之間的關系36-38
• 3.4 本章小結38-40
• 第四章 指數(shù)型諧振管內聲流場模擬40-54
• 4.1 指數(shù)管和圓柱直管內聲場比較40-44
• 4.1.1 物理模型40-41
• 4.1.2 壓力波形及頻譜結果分析41-43
• 4.1.3 諧振管內壓比分布43-44
• 4.2 指數(shù)管內聲流場特性分析44-48
• 4.3 邊界溫度對指數(shù)管內聲場的影響48-52
• 4.4 本章小結52-54
• 第五章 總結與展望54-56
• 5.1 論文結論54-55
• 5.2 研究展望55-56
• 參考文獻56-60
• 致謝60-62
• 附錄 攻讀學位期間參研項目和發(fā)表論文62

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前10條

1 侯薇;潘浩然;宋衛(wèi)華;景曉東;孫曉峰;;有限長號筒中非線性聲傳播的數(shù)值模擬研究[J];聲學學報;2015年04期

2 馮和英;彭葉輝;李學軍;;指數(shù)型諧振管的二維氣體動理學格式模擬[J];工程熱物理學報;2015年02期

3 劉益才;李銀賓;顏鵬;謝海波;;高頻駐波熱聲熱機的數(shù)值研究[J];華中科技大學學報(自然科學版);2013年06期

4 劉丹曉;周城光;劉克;;諧振管形狀對熱聲發(fā)動機內非線性聲場的影響[J];聲學學報;2012年01期

5 孫生生;張富珍;宋福元;;基于Fluent的熱聲異形諧振管壓比研究[J];低溫工程;2008年01期

6 周剛;李青;李正宇;李強;;熱聲發(fā)動機徑向尺寸對諧振頻率的影響[J];聲學技術;2007年04期

7 周剛;李青;李正宇;李強;;小型斯特林熱聲發(fā)動機諧振管內徑的影響研究[J];科學通報;2007年11期

8 羅二倉,凌虹,戴巍,張泳;采用錐形諧振管的高壓比聚能型熱聲發(fā)動機[J];科學通報;2005年06期

9 歐陽錄春,蔣珍華,俞衛(wèi)剛,邱利民;揚聲器驅動熱聲制冷機的研究進展[J];應用聲學;2005年01期

10 羅二倉,黃云,戴巍,張泳,吳張華;高性能室溫行波熱聲制冷機[J];科學通報;2005年02期

中國博士學位論文全文數(shù)據庫 前2條

1 馮和英;非線性聲諧振腔特性及氣體動理學BGK格式模擬[D];華中科技大學;2013年

2 李曉明;熱聲理論及熱聲驅動脈沖管制冷機實驗研究[D];浙江大學;2005年

  本文關鍵詞：指數(shù)型熱聲諧振管內非線性聲流場的模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：509483