高頻是熱聲器件微小型化和提高其功率密度的重要手段，缺乏高頻熱聲的分析模型和較低的功率輸出是高頻（kHz級以上）微型熱聲應用需要解決的關(guān)鍵問題。為此，申請項目擬研究：（1）高頻微結(jié)構(gòu)條件下熱聲自激振蕩器的特性。研究幾種微結(jié)構(gòu)回熱器及諧振腔的聲特性與阻抗特性，建立相應高頻振蕩器的阻抗網(wǎng)絡分析模型，并結(jié)合振蕩器的起振判據(jù)，研究其負阻特性和工況、熱聲介質(zhì)、結(jié)構(gòu)配置及位置等因素對起振溫度及聲幅（或功率）的影響；（2）陣列自激振蕩器之間的和與外激勵振蕩器間的協(xié)同行為。包括相位關(guān)系和幅值關(guān)系、耦合參數(shù)與耦合強度、鎖頻與鎖相(或鉗制)條件的研究，獲得協(xié)同域和主動調(diào)控的方法；（3）高頻微型熱聲的格子方法模擬及實驗分析。包括微結(jié)構(gòu)回熱器內(nèi)的流動傳熱，以及軸向?qū)釗p失和熱粘性非線性耗散的分析。本項目的研究將對高頻熱聲分析模型及大陣列熱聲振蕩器（或換能器）的開發(fā)與應用均具有重要的意義。

高頻是熱聲器件微小型化和提高功率密度的重要手段，為解決熱聲微小型化中的關(guān)鍵問題，項目針對高頻振蕩器的分析模擬和振蕩器及其陣列的協(xié)同實驗開展了深入的研究，達到預期的研究目標，并取得一些開創(chuàng)性的有價值的研究成果，其中發(fā)表SCI 收錄的論文3篇，EI論文7篇，國際會議論文7篇，國內(nèi)會議論文10篇，中國發(fā)明專利5項，博士論文2篇，碩士論文7篇。研究所取得的重要結(jié)論和創(chuàng)新成果概述如下。 1、通過與電子振蕩器的模擬研究，建立了高頻微型熱聲自激振蕩器系統(tǒng)的阻抗網(wǎng)絡模型，并給出了自激振蕩器的起振判據(jù)條件，利用所建的網(wǎng)絡模型和起振條件，可以確定實驗系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)和結(jié)構(gòu)配置。同時，建立了高頻聲驅(qū)動的熱聲振蕩器及其帶陣列諧振腔系統(tǒng)的網(wǎng)絡分析模型，并對振蕩器特性及其陣列諧振腔對聲場的影響進行了數(shù)值研究，得出結(jié)論：陣列諧振腔可以減少或抑制能量向高次諧波或激波的轉(zhuǎn)移，以避免聲幅過早的達到飽和而影響聲能向基頻聲能的傳輸與利用。因而，在實際中，陣列諧振腔可以應用于大幅聲能驅(qū)動的熱聲系統(tǒng)及其聲場的調(diào)控。 2、創(chuàng)新地建立了非線性（熱）聲振蕩模擬的氣體動理學格式BGK模型和算法，并成功實現(xiàn)了對非線性諧振蕩特性及諧振管中的聲流、激波及渦流等非線性特性的數(shù)值模擬。特別是，建立了適合變截面諧振腔聲特性研究的氣動BGK模型算法，并對指數(shù)型諧振腔中的聲場和聲流特性進行了細致的模擬研究；同時，在理論上，推導并獲得了指數(shù)型變截面諧振管內(nèi)氣體的壓力和壓比的分析表達式，并為求解變系數(shù)橢圓方程描述的一類物理問題建立了格子Boltzmann模型和算法。此外，為非線性方程的求解提出了一種四階無導數(shù)的迭代算法，數(shù)值試驗和誤差分析顯示了算法的更有效性和使用性。 這些研究與分析將對變截面諧振腔的聲特性、非線性的影響，以及大幅熱聲振蕩特性的研究提供了數(shù)值與理論分析方法，首次形成基于動理學格式BGK方法的、具有自主創(chuàng)新的聲振蕩模擬程序與分析軟件。 3、建立了5kHz高頻聲驅(qū)動的熱聲振蕩器裝置和熱聲自激振蕩器實驗樣機裝置及其相應的實驗測試系統(tǒng)，對高頻熱聲諧振蕩及回熱器多孔介質(zhì)的特性進行了實驗研究。同時，對陣列振蕩器的聲耦合進行了實驗，并對陣列自激振蕩器的協(xié)同制訂了實驗方案和實驗測試裝置系統(tǒng)。此外，對電磁聲驅(qū)動器和壓電聲驅(qū)動器及其驅(qū)動的制冷系統(tǒng)特性進行了研究,為聲驅(qū)動器的匹配與開發(fā)應用提供了實驗基礎(chǔ)。 [1]

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網(wǎng)址: 高頻熱聲自激振蕩器的特性及陣列系統(tǒng)協(xié)同行為研究 http://www.gysdgmq.cn/newsview711541.html