Taconis热声振荡研究进展.pdf

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1、2014年第2期低温工程NO．22014总第198期CRYOGENICSSumNO．198Taconis热声振荡研究进展郭轶楠雷刚王天祥王凯孙大明(浙江大学制冷与低温研究所杭州310027)(航天低温推进剂技术国家重点实验室北京100028)摘要：回顾了Taconis振荡方面的研究成果和相关热声理论的发展历史，重点介绍了Taconis振荡研究过程中的重要进展，讨论了Taeonis振荡研究中的关键科学和技术问题，并对Taconis热声振荡研究领域的发展方向进行展望。关键词：低温Taconis热声振荡研究进展中图分类号：TB611文献

2、标识码：A文章编号：1000—6516(2014)02—0064-06AdvancesinTaconisthermoacousticoscillationsGuoYinanLeiGangWangTianxiangWangKaiSunDaming(InstituteofRefrigerationandCryogenics，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)(StateKeyLaboratoryofTechnologiesinSpaceCryogenicPropellants，Beijin

3、g100028，China)Abstract：TaconisAreviewwasgivenforTaconisoscillationsandthebriefhistoryofthermoacoustictheory，thesignificantadvancesintheresearchofTaconisoscillationswereintroduced，thekeyscientificandtechnicalissuesofTaconisoscillationswerediscussedandthefuturedevelopme

4、nttrendsofTaconisoscilla—tionresearchwereforecasted．Keywords：cryogenics；Taconis；thermoacousticoscillation；researchadvance的主要研究及研究特点，得到Taconis振荡研究的发展趋势。当半封闭管开口段处于低温环境而封闭段维持2Taconis振荡环境温度时在该管内就可能产生振荡，该振荡最早是由TaconisKW发现并命名为Taconis振荡。TaconisTaconis振荡最早是由TaconisKW于低温系统振荡的发

5、现对热声学的发展具有里程碑式的意义。中发现并命名。TaconisKW发现当半开口细长管插自Taconis振荡发现以来，热声理论得到快速发展，其入液氦储存装置中时在管内会发生振荡，如图1所中Rott对Taeonis振荡的大量理论研究加深了对热示。Taconis振荡的驱动力是由壁面方向的温度梯度声本质的理解并大大激起了人们从事热声研究的兴提供的。虽然Taconis振荡在1949年才被发现，但早趣。对Taconis振荡的研究实质上是探讨热声理论本在1850年，Sondhauss就发现对一端封闭一端开口的质的过程，本文通过介绍国内外学者对

6、Taconis振荡中空玻璃管的封闭端加热会产生热声现象，其机理和收稿日期：2013-01-18；修订日期：2013—09—17基金项目：国家自然科学基金(No．61077035)、航天低温推进剂技术国家重点实验室研究基金。作者简介：郭轶楠，男，25岁，硕士研究生。第2期Taconis热声振荡研究进展65Taconis振荡相同，都是由于温度梯度导致的声振荡，研究打下了基础。不同的是Taconis振荡是利用开口段低温冷源驱动而1969年瑞士苏黎士联邦技术研究所的RottSondhauss振荡则是利用封闭端高温热源驱动。对Kramers

7、的理论进行了改进和发展，建立了和之后Sondhauss和Taconis管为驻波型热声机械的雏形，对的实验相吻合的热声振荡定量理论，该理论对Taco—Taconis振荡的研究实质就是对热驱动声振荡(热声nis振荡理论研究乃至整个热声研究的发展都有着里本质)的研究。程碑式的意义。与Kramers最大的不同是Rott抛弃了Kramers运用的边界层近似假设(即认为管半径远大于边界层厚度，而该假设在细长管内并不能得到很好满足)。Rott理论中用以下3个条件代替了Kram-ers的边界层近似假设条件，它们是：(1)半径方向上的压力梯度可以忽

8、略；(2)半径方向上的平均温度和粘度的变化量可以忽略；(3)轴向导热和由于轴向梯度导致的摩擦损耗可以忽略。以上3个条件在细长管的条件下都能得到很好满足。Rott基于以上假设得到经典公式：2[1+(—1)fjlp+五d[a图1Taconis振荡示意图