热声热机特征时间理论和实验的研究

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1、分类号：TK12学校代号：10490学号：201002023秘密☆年武汉工程大学硕士学位论文热声热机特征时间的理论与实验研究作者姓名：费锦华指导教师姓名、职称：吴锋教授申请学位类别：工学学科专业名称：化工过程机械研究方向：热声系统特征时间的理论与实验研究论文提交日期：2013年4月10日论文答辩日期：2013年5月24日学位授予单位：武汉工程大学学位授予日期：年月日答辩委员会主席：陈作炳万方数据TheoreticalandExperimentalResearchforCharacteristicTimeof

2、ThermoacousticEngineAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterMajor：ChemicalProcessMachineryCandidate：FeiJinhuaSupervisor：Prof.WuFengWuhanInstituteofTechnologyWuhan,Hubei430073,P.R.China万方数据本文由国家自然科学基金项目“热声系统的特征时间研究”(No.51176143)资助万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下

3、进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：20年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解我校有关保留、使用学位论文的规定，即：我校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅。本人授权武汉工程大学研究生处可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印

4、、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密Ο，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密Ο。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：20年月日20年月万方数据万方数据摘要摘要热声热机是一种利用热声效应进行能量转换的新型热机，其因众多优点而深受关注。在对热声热机进行研究的过程中，人们常常利用各种特征参数来表征热声系统的换能效应。本文在系统全面地了解和总结热声热机理论和研究的发展的基础上，结合时变率相似分析方法，以热声系统特征时间为特征参数来对其进行计算、优化及分析，研究其对热声热机性能参

5、数的影响，以便对热声热机的理论研究和设计工作提供指导。并搭建实验平台，对热声特征时间进行测量与分析。从理论与实验两个方面来研究热声系统特征时间。本文主要的研究工作包括以下几个部分：首先，对时变率相似分析方法进行了介绍和分析，得到热声系统的特征时间的表达式，并以多种目标函数对其进行优化和分析。以生态学目标函数分析，对于热声发动机和热声制冷机，目标函数E值随特征时间k或v先增大后减小，存在一个k值或v值，使生态学目标函数E值最大，且温度梯度和x值对E值也有影响。以功率分析，功率随特征时间单调减小

6、。以效率分析，热声发动机效率随特征时间k或增大而增大。以制冷率和制冷系数分析，存在一个最优特征时间使它们最大。v其次，以驻波声场为例，计算及分析了热声热机的熵产率，分析特征时间、温度梯度等因素对熵产率的影响。对于换热器，熵产率随k或v先减小后增大；对于回热器，熵产率随特征时间先急剧增大，再急剧减小，到一个极小点后再平缓增大。存在一个最优特征时间使得系统的不可逆熵产最小；并且存在温度梯度、板间距和阻抗比使熵产率最小。接着，在考虑了热漏和系统内不可逆性所引起的能耗的情况下，从能量的角度对热声系统

7、的品质因数进行计算分析。品质因数随特征时间在多种热损情况下都是单调增大，热漏对品质因数的影响比不可逆程度因子对品质因数的影响要大；品质因数随谐振频率和多孔材料特性因子单调增大，随热漏热导率、不可逆程度因子和r值单调0减小。最后，分析了热声系统特征时间的测量方法，并在实验室的实验平台上对其进行I万方数据武汉工程大学硕士学位论文了实际测量及对实验结果进行分析。关键词：热声热机；特征时间；生态学目标函数；优化；熵产；品质因数II万方数据AbstractAbstractThermoacousticengineisa

8、newtypeheatengine,whichisconvertingenergybasedonthermoacousticeffect.Duetoitsvariousadvantages，thermoacousticenginehasbeenattractedmuchattention.Intheresearchofthermoacousticengine,variouscharacteristicparame