指數(shù)型熱聲諧振管內(nèi)非線性聲流場的模擬研究.pdf

1、熱聲制冷機是一種極具發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景的新型制冷機，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(nèi)振蕩流場產(chǎn)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(qū)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(nèi)壓比的優(yōu)秀管型，但當(dāng)管內(nèi)聲壓幅值較大時，現(xiàn)有的線性熱聲理論已經(jīng)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(guān)于指數(shù)型管內(nèi)非線性聲流

2、場的模擬研究大多是基于一維模型，且缺乏能進(jìn)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(nèi)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(xué)軟件Fluent對指數(shù)管內(nèi)二維非線性聲流場進(jìn)行模擬計算。由于驅(qū)動頻率等于指數(shù)管諧振頻率時，管內(nèi)能得到最大聲壓幅值，故對指數(shù)管諧振頻率進(jìn)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(guān)系后，通過與圓柱直管內(nèi)聲場的比較，驗證了指數(shù)管減少聲功

3、耗散的優(yōu)秀性能，并對管內(nèi)聲流場特征進(jìn)行了分析。最后探索了邊界溫度對管內(nèi)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(shè)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(nèi)聲場進(jìn)行模擬分析，通過與文獻(xiàn)結(jié)果對比，驗證了運用Fluent軟件對熱聲問題進(jìn)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