声源相差对热声制冷机温降影响的模拟研究

摘要

为寻求谐振管中声场调节和制冷效果控制的有效方式，本文模拟了声源间的相位差变化对声场分布的影响，提出了通过调整对置激励信号的输入相位提升热声制冷机制冷效果的方法。基于热声理论和声波传送机理，从理论上分析了双声源微型热声制冷机谐振腔内声波的叠加分布规律。应用多物理场仿真软件COMSOL对驻波热声制冷机谐振腔内声场分布情况进行了声源间不同相位差条件下的数值模拟。进而对最优相位差条件下获得两端最大温降时板叠在谐振管内的位置进行了仿真研究。由理论和仿真可知，当相位差在0°～180°范围内调整时，驻波热声制冷机谐振管内声场的最佳分布(即最符合1/4波长谐振管声场需求的情况)出现在90°相位差处。并且在给定工质为氮气的情况下，通过调节定压力和定频率平面波辐射声源的相位，初步得到了两端声源间的相位差对于回热器内声场及回热器两端温降的影响情况。本文的研究方法还可用来进行回热器位置和板叠长度的参数选定，有效简化热声制冷机的设计过程。

关键词

热声制冷机 / 双声源 / 相位差 / 温降

基金资助

湖北省教育厅科学研究计划项目（B2023040）; 武汉工程大学研究生教育教学改革研究项目（2024JYXM20）