熱音響現象の理解と応用

热声现象的理解与应用

基本信息

批准号：
02J05659
负责人：
上田祐樹
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J05659/
关键词：
熱機関熱音響現象自励振動熱音響

项目摘要

熱音響エンジンは可動部を持たない.また,廃熱や太陽エネルギーをエネルギー源として用いることができ,自動車のエンジンと同程度の高い効率を実現できる.これら特長から革新的なエンジンとして注目を集めている.熱音響エンジンを応用するためには,このエンジンで行われているエネルギー変換を理解する必要がある.熱音響エンジンのエネルギー変換はエンジン内に置かれた温度境界層と同程度かそれ以下の流路径を持った細管の束(蓄熱器)内で実行される.蓄熱器の両端に温度勾配を与え,その温度勾配の大きさがある臨界値を越えると音波が自励発振する.蓄熱器内の流体要素は蓄熱器を構成する固体壁(細管の壁)と熱交換しながら,自励発振した音波により圧縮・膨張を経験し変位する.その結果,流体要素は熱力学サイクルを経験し,エネルギー変換が実行される.つまり,熱音響エンジンでのエネルギー変換は蓄熱器内での流体要素と固体壁との熱交換の度合いと,圧力変動と変位の間の位相差で特徴付けられる.本年度の研究では,熱音響エンジンを製作し,そのエンジンの蓄熱器での熱交換の度合いと圧力変動と変位の位相差の関係を実験的に調べた.製作した熱音響エンジンはループ状の管(内径40mm,長さ2.7m)内と蓄熱器(長さ35mm)そして二つの熱交換器で構成されている.蓄熱器を構成する細管の径を変えながら,つまり熱交換の度合いを変えながら,蓄熱器内での位相差を測定した.その結果,熱音響エンジンでは熱交換の度合いが決定されれば,エネルギー変換が最も効率的に行われる位相差が自動的に実現されることが分かった.

热声发动机没有运动部件。他们还可以将废热和太阳能用作能源，并可以作为汽车发动机实现高效率。这些功能吸引了作为创新引擎的关注。要应用热声发动机，有必要了解该发动机中进行的能量转换。热声发动机的能量转换是在一束薄管（热存储设备）中进行的，其流动路径直径与发动机内部放置的温度边界层相似。将温度梯度应用于热存储设备的两端，当温度梯度超过一定的临界值时，声波会自振荡。热存储设备中的流体元素与构成热量存储装置的固体壁（细管的墙壁）交换，并且流体元素由于自振荡的声波而经历压缩，扩展和位移。结果，流体元素是热力学环状的。合に行します。英语：能量转换是通过经历病变和能量转化来执行的。换句话说，热声引擎中的能量转换的特征是流体元素的热量交换程度，是热量储存设备中的固体壁之间的热量元素，以及在热量储存设备中的固体差异，并在压力波动和置换之间的相位差异。研究了发动机的热量存储设备中的热量交换程度与压力波动和位移之间的相位差异。制造的热声发动机由环形管（内径40 mm，长度2.7 m）组成（内径为40 mm，长度2.7 m），一个热存储设备（长度为35 mm）和两个热量口气。结果改变了热交换的程度。结果表明，如果确定热声发动机中的热交换程度，则自动实现了最有效地实现能量转化的相位差。