熱音響効果により駆動される冷凍機の性能に関する理論的研究

热声效应驱动制冷机性能的理论研究

• 批准号: 07650239
• 负责人: 飛原 英治
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07650239/
• 关键词: 熱音響冷凍機; 成績係数; 伝達行列法; 音波

本研究では、熱音響冷凍機の基本的な動作メカニズムの解明、各構成要素の構造が性能に与える影響を理論的に明らかにして、熱音響冷凍機の実用化のための知見を得ることを目的としている。熱音響冷凍機には、管の両端にそれぞれ音響を発生させるためのスピーカーと、音響の振幅を増大させるための共鳴器が取り付けられている。そして、管の中にスタックと呼ばれる1〜2mm程度の間隔で積層された薄い板を挿入すると、スタックの一方端から他方端へ音響によって熱が移動する。その結果、熱が奪われる側の温度が低下し、冷凍効果を得ることができる。音響冷凍機の動作機構の解明にあたって、新たに伝達行列法による解析方法を考案し、実験によりその妥当性の検証を行った。スタックを音波(定在波)中に置くと、その速度および温度境界層内において圧力、速度、密度振動の位相が局所的に変化する。熱が輸送される基本原理はこれらの位相変化に基づいているので、その位相変化を計算し,その結果を伝達行列の形式にまとめる手法を考案した。計算される位相変化を実験と比較することにより、シミュレーションの妥当性を検証する必要があるので,長さ約50cmの共鳴管を有する実験装置を製作した。その結果以下の知見を得た。1 伝達行列法により導かれる圧力と流速の分布は,位相は実験結果と良く一致し,振幅は30%程度の差があることが分かった。2 熱負荷がない条件下で温度分布を計算し実験と比較すると,両者は定性的にはよく一致した。3 入力エネルギー,スタック長さ,スタック間距離などの熱音響冷凍機の幾何学的パラメータが冷凍機の成績係数に与える影響を計算により求めることができた。

This study is aimed at understanding the basic operation of thermoacoustic refrigerators, the structure of each component, the performance and influence of thermoacoustic refrigerators, and the practical application of thermoacoustic refrigerators. Thermoacoustic refrigerator, tube end, sound generation, sound amplitude increase, resonator selection The distance between the two sides of the tube is about 1 ~ 2mm, and the distance between the two sides of the tube is about 1 ~ 2 mm. As a result, the temperature on the hot side is low, and the temperature on the frozen side is high. The analysis method of the motion mechanism of the audio refrigerator is tested and the correctness of the motion mechanism is verified. The velocity and phase of sound waves in the boundary layer are different. The basic principle of heat transfer is to calculate the phase transformation, and the result is to investigate the form of heat transfer. The calculation of phase change is necessary to verify the correctness of the resonance tube, which is about 50cm long. The following results were obtained. 1. The distribution of pressure and velocity in the array method is opposite, the phase is opposite, the result is good, and the amplitude is different by 30%. 2. The temperature distribution under the condition of thermal load is calculated and compared, and the qualitative distribution is consistent. 3. The calculation of the performance coefficient of the refrigerator is based on the calculation of the distance between the refrigerator and the refrigerator.