熱聲回熱器結(jié)構(gòu)頻率特性研究.pdf

1、回熱器是熱聲熱機的關鍵部件。在回熱器中產(chǎn)生的熱－聲轉(zhuǎn)換過程一直是眾多學者的研究熱點，理論和實驗研究證明其特殊的結(jié)構(gòu)直接影響熱聲系統(tǒng)的性能。隨著研究的深入，回熱器作為聲學元件所固有的聲學特性對熱聲效應的影響日益受到關注，但目前在這方面很少有系統(tǒng)研究的報道。本文在熱聲研究中引入結(jié)構(gòu)聲理論討論回熱器結(jié)構(gòu)振動、結(jié)構(gòu)聲傳播和輻射對系統(tǒng)內(nèi)聲場的影響，并得出以下結(jié)論： 熱聲回熱器結(jié)構(gòu)中的聲波主要以彎曲波的形式存在。色散效應所導致的彎曲波衰減是

2、聲功耗散的重要原因。回熱器內(nèi)的橫向熵波使得氣體工質(zhì)中的質(zhì)點形成波動并作用于回熱器結(jié)構(gòu)表面，從而在結(jié)構(gòu)中激發(fā)振動而產(chǎn)生聲波；回熱器內(nèi)的聲波作用于結(jié)構(gòu)表面，同樣能導致結(jié)構(gòu)聲的產(chǎn)生，但是該情況下需考慮兩者的耦合。 采用Ansys軟件對熱聲回熱器中的板疊建立模型并進行模態(tài)分析。計算了不同規(guī)格不銹鋼薄板的振動模態(tài)和相應的固有頻率。結(jié)果顯示：（1）回熱器中薄板結(jié)構(gòu)主要受彎曲波作用，振動時發(fā)生彎曲變形；（2）薄板振動模態(tài)的固有頻率隨板厚度減小

3、而降低，隨長度減小而增加；（3）薄板振動模態(tài)隨階數(shù)升高而趨于復雜，相應的固有頻率值由數(shù)十赫茲發(fā)展到數(shù)千赫茲，包含熱聲系統(tǒng)諧振頻率的工作區(qū)間。 結(jié)合結(jié)構(gòu)聲與結(jié)構(gòu)振動理論在熱聲回熱器研究中引入吻合頻率及其聲學特性。通過計算回熱器結(jié)構(gòu)的吻合頻率特性，以及回熱器位置，填充介質(zhì)厚度、材料對結(jié)構(gòu)聲輻射能力的影響，得出結(jié)論：（1）在低頻熱聲系統(tǒng)中，由于振蕩基波頻率較低，并有可能低于結(jié)構(gòu)中的吻合頻率，因此聲場中的高頻部分將產(chǎn)生吻合效應導致聲輻射