一种单一输出的多级行波热声发动机系统技术方案

一种单一输出的多级行波热声发动机系统，其由N个热声发动机单元、N个环路谐振管和N-1个旁路谐振管组成，N＝3～10正整数；每一单元由环路谐振管首尾相连形成环路，每一旁路谐振管分别连接负载；系统工作时，发动机回热器形成温度梯度热能转换成声功，声功沿温度梯度正方向传播放大，第一级单元放大后声功一部分由旁路谐振管输给负载，其余由环路谐振管传到下一级单元，并在下一级单元回热器中进一步放大；依次类推，第N级单元放大后声功一部分由第N-1旁路谐振管输出给负载，其余通过环路谐振管传递到第一级单元放大；如此循环，系统得以稳定运行；本发明专利技术无运动部件，结构紧凑，能量密度高，可集中输出功率，适用于驱动大型单一负载。

【技术实现步骤摘要】
一种单一输出的多级行波热声发动机系统
本专利技术涉及发动机领域，尤其涉及一种单一输出的多级行波热声发动机系统。
技术介绍
热声发动机是一种利用管件和换热器在其内部获得合适的声场，并通过工作介质和回热器之间的相互作用将热能转化为声能的装置，具有无机械运动部件、可靠性高、寿命长等优点，受到人们的广泛关注。根据热声转换的声场特性，热声发动机分为行波热声发动机和驻波热声发动机。行波热声发动机基于可逆的热声斯特林循环，相较于基于不可逆循环的驻波热声发动机而言具有潜在的高效率；在行波热声发动机中，环路多级行波热声发动机由于避免了体积过大的谐振管且能够有效地回收耗散在谐振管的声功，具有结构紧凑、能量密度高、潜在效率高等优点，成为行波热声发动机研究的一个重要方向。图1为DeBlock等人的WO2010107308A1公布的一种多级行波热声发动机系统。该多级行波热声发动机系统由多个相同的行波热声发动机组成，每个行波热声发动机通过谐振管相连构成一个环路。该系统能够有效地回收耗散在谐振管中的声功，结构紧凑，潜在效果高，能够单一输出声功。但是，在该热声发动机中未加入热缓冲管等结构，造成冷热气体混合损失，导致本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单一输出的多级行波热声发动机系统：其由N级热声发动机单元、N个环路谐振管和N‑1个旁路谐振管组成，所述N＝3～10的正整数；所述N级热声发动机单元中的每一级热声发动机单元通过环路谐振管首尾相连构成环路结构；所述N个环路谐振管的各环路谐振管长度相等；所述每一级热声发动机单元在所述环路结构中处于行波相位；所述每一级热声发动机单元由依次串接的直流抑制器(3)、主冷却器(4)、回热器(5)、加热器(6)、高温端层流化元件(7)、热缓冲管(8)、室温端层流化元件(9)和次冷却器(10)组成；所述每一级热声发动机单元的高温端层流化元件(7)安装在该级热声发动机单元中热缓冲管(8)高温侧，所述每一级热声...

【技术特征摘要】
1.一种单一输出的多级行波热声发动机系统：其由N级热声发动机单元、N个环路谐振管和N-1个旁路谐振管组成，所述N＝3～10的正整数；所述N级热声发动机单元中的每一级热声发动机单元通过环路谐振管首尾相连构成环路结构；所述N个环路谐振管的各环路谐振管长度相等；所述每一级热声发动机单元在所述环路结构中处于行波相位；所述每一级热声发动机单元由依次串接的直流抑制器(3)、主冷却器(4)、回热器(5)、加热器(6)、高温端层流化元件(7)、热缓冲管(8)、室温端层流化元件(9)和次冷却器(10)组成；所述每一级热声发动机单元的高温端层流化元件(7)安装在该级热声发动机单元中热缓冲管(8)高温侧，所述每一级热声发动机单元的室温端层流化元件(9)安装在该级热声发动机单元的热缓冲管(8)室温侧，用于抑制射流；所述N-1个旁路谐振管中的每一旁路谐振管均与负载(11)相连；所述每一级热声发动机单元中的加热器(6)与热源相连以吸收热源热量形成高温端；所述每一级热声发动机单元的主冷却器(4)和次冷却器(10)通过水冷器冷却以维持在室温范围；每一级热声发动机单元的回热器(5)上高温端和室温端形成温度梯度τ，其中τ＝2～3；在该温度梯度下，单一输出的多级行波热声发动机系统起振；每一级热声发动机单元的回热器(5)内部工作气体与其内的固体填料间产生热声效应，将热量输入到加热器(6)并转化成声功，声功沿着温度梯度的正方向传播并放大；第一级热声发动机单元放大后的声功一部分通过第一旁路谐振管(101)输出给负载(11)，其余部分通过环路谐振管传递到下一级热声发动机单元，并在下一级热声发动机单元的回...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗二仓，徐静远，张丽敏，戴巍，胡剑英，吴张华，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11