加强型微型热声制冷机谐振管的设计.pdf

《加强型微型热声制冷机谐振管的设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、·机械研究与应用·2013年第5期(第26卷，总第127期)应用与试验加强型微型热声制冷机谐振管的设计汪建新，张彤(内蒙古科技大学机械X-程学院，内蒙古包头014010)摘要：设计一种高效率的热声制冷机谐振管，采用Fluent流体软件对比渐扩管、直管、渐缩管中的压力，发现渐缩管具有增压作用。设计了1／4波长的谐振管，并调节其声腔使其达到纵向谐振频率状态，以便提高热声制冷机的效率。关键词：Fluent；压力对比；谐振；模态分析中图分类号：TH122文献标志码：A文章编号：1007—4414(2013)05—0057—02StrengtheningDesignofThermoacoustic

2、RefrigeratorResonanceTubeWANGJian—xin．ZHANGTong(／nnerMongoliaUniversityofScienceandTechnology，BaotouInnerMongdia014010，China)Abstract：Inordertoimproveahighefficiencyofthethermoaeousticrefrigeratorresonancetube，comparingthediffuserpipe，straightpipe，reducingpipepressureinthefluidwithFluentsoftware，

3、andfindthatreducingpipehavingaturbochargedeffect．Theresonantwavelengthof1／4pipeisdesigned，andthecavityisadjustedtoachievethelongitudinalresonantfie-quencyforimprovingtheeficiencyofthethermoacousticrefrigerator．Keywords：fluent；pressurecomparison；resonance；modalanalysis1引言制冷机声源振动频率为5000Hz，由于声音在空气中热

4、声制冷技术是20世纪80年代发现的一种新的传播速度=347m／s，A=f／v=68m，A=17mm，所的制冷技术，由此发展而来的热声制冷机相比于传统以初步设计管长为17mill。通常1／4波长谐振管尾的制冷机具有以下优点：①结构简单，主要由声发生部有一定体积的腔室，并且体积越大管内的波形器、共振管、板叠、等组成，和传统制冷设备相比，省去越接近1／4波长，但也不能取很大否则会增大谐振管了体积庞大压缩机，所以能够大大简化设备的结构复的体积，要根据实际情况来选取。杂程度；②以空气或惰性气体作为工质，避免了氟里2．1不同形状管同等条件下压力对比昂的使用，从而避免了对环境造成污染；③无运动部本研究

5、选取了三种有代表性的管型：渐扩管、直件，不需要润滑，因而其工作状况稳定，使用寿命较管、渐缩管，采用Fluent软件进行数值模拟的方法对长，且振动较小；④可利用太阳能、地热能、等废能作这三种管型进行了对比。为热源制成热声发动机作为热声制冷机的动力源，其耻=z能量来源宽泛。热声制冷原理基于热声效应热声效应是指可压由上式可知，取P为1．21×10。kg／m。，f取制冷缩的流体的声振荡与固体介质之间由于热作用而产机人口直径28IXlnl，取1．822X10～Pa·S，取生的时均能量效应。与只考虑声波转播的情形不同，347m／s易知雷诺数值远远大于2000，所以本次产生热声效应时，声波的纵向模和横

6、向模都起着关键实验采用标准湍流一模型分析。使用中等湍流密作用。纵向传播模式维持稳定的声振荡和提供产生度，这种设定适合绝大多数模拟J，选择压力人口边热声效应所需的声功流，横向模式则产生流体和固体界条件，压力选择正弦压力波动形式P=100sin(2×的动量和热量相互作用，正是这些相互作由从而形成3．14x215Xt)，流体工质选为理想气体空气模型，主了热声效应¨。要参数有密度、单位质量的比热、热导率和运动粘性2微型热声制冷机制冷机谐振管尺寸确定系数。初始温度设置为300K，操作环境压力选为谐振管是热声效应发生的场所，起到调节相位的101325Pa。忽略重力，采用边界压力人口(in)作为作用。

7、谐振管根据波长一般分为半波长谐振管和1／初始化条件。4波长谐振管，为了尽量减小微型热声制冷机的体壁面条件采用绝热无滑移模型。选用分离隐式、积，此处采用1／4波长谐振管。设计的高频微型热盛非稳态的求解器，压力修正为Simple二阶隐式算法，收稿日期：2013—07—13基金项目：内蒙古自治区教育厅高等学校科学技术研究项目《磁致伸缩换能器在热声制冷技术中的应用研究》(NJ09082)作者简介：汪建新(1962一)，男，内蒙古包头人，教授