行波熱聲發(fā)電系統(tǒng)輸出特性及聲學(xué)諧振器研究.pdf

1、行波熱聲發(fā)電系統(tǒng)具有可以利用低品位熱源、潛在轉(zhuǎn)換效率高、可靠性高、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。目前，熱聲發(fā)電技術(shù)的轉(zhuǎn)換效率仍需進(jìn)一步提高，在獲得較大輸出電功時(shí)系統(tǒng)功率密度低，這些問題嚴(yán)重制約了熱聲發(fā)電系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用。研究行波熱聲發(fā)電系統(tǒng)的輸出特性和聲學(xué)諧振器，對(duì)于提高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率，使整個(gè)系統(tǒng)更加緊湊高效，進(jìn)而推進(jìn)行波熱聲發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)用化進(jìn)程具有重要意義。本文主要從以下幾個(gè)方面展開工作:
　　 1、開展了直線發(fā)電機(jī)和彈簧振子的理論研究。利

2、用電-力-聲類比的方法對(duì)直線發(fā)電機(jī)和彈簧振子的物理模型進(jìn)行了分析，分別得出了直線發(fā)電機(jī)和彈簧振子的電-力-聲類比圖，并將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械阻抗圖，進(jìn)而推導(dǎo)出直線發(fā)電機(jī)和彈簧振子的控制方程組。通過理論分析指出，減小直線發(fā)電機(jī)電阻抗虛部可以提高直線發(fā)電機(jī)的聲電轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)而改善行波熱聲發(fā)電系統(tǒng)的輸出特性。
　　 2、開展了行波熱聲發(fā)電系統(tǒng)輸出性能強(qiáng)化的理論和實(shí)驗(yàn)研究。基于線性熱聲理論，對(duì)行波熱聲發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行整機(jī)建模，分析了外接負(fù)載、電路諧

3、振和四通處壓力振幅對(duì)行波熱聲發(fā)電系統(tǒng)輸出特性的影響，并搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)表明，在發(fā)電機(jī)電路中串入電容器使直線發(fā)電機(jī)達(dá)到電路諧振后，系統(tǒng)性能得到顯著提高，輸出電功從122.9 W增加到150.6 W，同時(shí)熱電效率從5.3％提高到7.8％。
　　 3、開展了采用機(jī)械諧振器進(jìn)一步提高行波熱聲系統(tǒng)輸出性能的數(shù)值模擬研究?；诰€性熱聲理論，模擬并分析了不同聲學(xué)諧振器對(duì)熱聲系統(tǒng)輸出特性的影響。分析發(fā)現(xiàn)，采用機(jī)械諧振器可以顯著改善熱聲