正十字型時(shí)均流激聲發(fā)動(dòng)機(jī)聲場(chǎng)特性研究.pdf

1、時(shí)均流激聲發(fā)動(dòng)機(jī)是一種基于氣動(dòng)聲學(xué)原理的新型能量轉(zhuǎn)化裝置，可以在不使用任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的情況下利用風(fēng)和管道流體等時(shí)均流激發(fā)出具有較高能流密度和穩(wěn)定頻率的聲場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)時(shí)均流能到聲場(chǎng)能的轉(zhuǎn)化。該裝置可用于驅(qū)動(dòng)熱聲制冷機(jī)制冷或驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)和換能器發(fā)電，為風(fēng)能利用提供了新思路。鑒于其廣闊的應(yīng)用前景，本文致力于探索時(shí)均流激聲發(fā)動(dòng)機(jī)的工作機(jī)理，開展了正十字型時(shí)均流激聲發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究。
　　基于渦聲理論和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)方法

2、，采用大渦模擬(LES)湍流模型對(duì)正十字型時(shí)均流激聲發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了正十字型時(shí)均流激聲發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)特性、聲場(chǎng)特性、諧振管口的渦和聲場(chǎng)之間的耦合作用關(guān)系。并且，數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有較好的吻合度。
　　在國(guó)內(nèi)首次研制了一臺(tái)正十字型時(shí)均流激聲發(fā)動(dòng)機(jī)，以離心風(fēng)機(jī)提供的氣流模擬自然風(fēng)，獲得了穩(wěn)定的駐波聲場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬方法相結(jié)合，揭示了發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的聲場(chǎng)分布以及時(shí)均流速、斯特勞哈爾數(shù)等對(duì)其聲場(chǎng)特性的影響。并利用可無級(jí)調(diào)節(jié)長(zhǎng)

3、度的諧振管，揭示了諧振管長(zhǎng)度對(duì)于時(shí)均流激聲發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響規(guī)律。根據(jù)能量平衡法計(jì)算了時(shí)均流激聲發(fā)動(dòng)機(jī)的聲源功率大小。實(shí)驗(yàn)研究表明，時(shí)均流激聲發(fā)動(dòng)機(jī)具有明確的運(yùn)行穩(wěn)定區(qū)域和不應(yīng)區(qū)，并存在特定的轉(zhuǎn)換規(guī)律。當(dāng)諧振管長(zhǎng)度為150～230 mm時(shí)，聲場(chǎng)始終處于基頻模式，隨著諧振管長(zhǎng)度的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)具有更多的聲學(xué)模態(tài)。渦激發(fā)的聲源能量隨諧振管長(zhǎng)度的增大而減小，且與水力模態(tài)相關(guān)。時(shí)均流激聲發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生穩(wěn)定聲場(chǎng)的工況點(diǎn)分布在特定的斯特勞哈爾數(shù)區(qū)域，并反映