热声效应

摘要： 对石墨烯薄膜进行电-热-声耦合的三维建模计算,并将计算结果与实验测试值进行对比分析。首先建立了通电石墨烯薄膜焦耳热的三维模型,计算出石墨烯薄膜表面的温度振荡和稳态温度分布;在此基础上,建立了热黏性声学和压力声学耦合的声扩散模型,计算出空间中声压的分布;分析了基底和空气参数对石墨烯薄膜发声的影响;最后对通电石墨烯薄膜进行温度测试和声压测试。结果表明:三维模型数值计算的温度分布与测试结果吻合良好,数值计算的声压值比一维近似解析解更接近实验值,验证了数值计算方法的有效性。三维模型的数值计算方法在复杂边界条件下分析薄膜的声学性能更具优势。

摘要： 石墨烯热声换能器是一种基于热声机理的新型换能器,具备频率响应宽和声压波动小的优势。本文首次提出以石墨烯热声换能器为基础的有源噪声控制研究。利用相消干涉原理,建立有源控制模型,以总辐射径向声强为目标函数,阐述降噪效果与声源间距、声频率的关系,探究了石墨烯热声换能器在噪声控制领域的可行性。

摘要： 还记得《变形金刚》里机器人们所争夺的“能量块”吗?它体积虽小,但蕴含的能量却不可估量.目前地球上已探明的能源中,最接近“能量块”的能源毋庸置疑是核能.1kg铀235核裂变释放的热能大约相当于燃烧2700t标准煤或1700t原油产生的能量.

摘要： 常规的金属塑性损伤检测方法大多是基于单一物理场进行检测的,单一场检测通常具有物理局限性,难以同时达到良好的对比度和分辨率。该文基于涡流效应、红外热成像和热声效应,提出基于涡流热声的融合检测方法,分析涡流热声融合检测方法的基本理论,构建基于电磁感应的三维仿真模型,使用有限元方法分析瞬态电磁场、温度场和声场,提取电涡流、热图像和声信号。为验证涡流热声融合检测方法在金属塑性损伤检测中的可行性,搭建相应的试验系统,试验结果表明多物理场融合检测方法是可行的,能够有效检测出金属材料的塑形损伤。

摘要： 热声效应已经被发现130多年了,但是由于材料的限制,热声扬声器的性能始终无法与磁电和压电扬声器相比.近年来,随着新型纳米材料的出现,基于热声效应的薄膜扬声器得到了进一步的发展.碳纳米管,作为一种单位面积热容低的材料被发现具有良好的热声效应,与传统的扬声器相比,碳纳米管薄膜扬声器具有体积小、无振膜振动、频带宽、透明度高、柔韧性好声压级高等优点,因此,碳纳米管作为下一代扬声器应用具有很大的潜力.文章主要综述了碳纳米管热声扬声器的研究进展,最后讨论了薄膜扬声器的挑战和前景.

摘要： 为探究介质工作参数对板叠上热量搬移效果的影响,使用数值模拟与试验探究相结合的方法,以板叠两端温差作为试验目标,以声场振动频率、气体振动幅值和板叠材料等作为影响因素,探索各工况参数之间的最佳组合.结果说明对制冷过程影响最大的因素是板叠材料的导热系数,其次为气体微团的振幅,影响最小的是振动频率,最佳因素水平组合为(A3B4C4),即振动频率为1 390 Hz、气体振动幅值为20 mm、板叠材料为石棉.板叠材料的选择是优于其它因素的,振幅的调控仅次于材料的选择,在保证前两因素敏感度取到较好水平情况之下,振动频率可在较大范围内选取,为获得大振幅提供了依据.文中把振幅与频率作为独立因素进行考察,发现频率在很宽范围内变化时,对制冷效果影响不大.正交试验结果提示,可以把激励频率设置在一阶活塞模态频率上,以获得最大振幅,而不考虑频率变化的影响.

摘要： 探究感应式磁声成像中的磁热声效应,分析磁声声源与热声声源分布及幅值特征.建立磁声及热声声源表达式,数值仿真多层电导率仿真模型的感应电流分布、磁声+热声声源分布及声压信号,对两种声源分布及重建结果进行比较.为验证仿真结果,建立磁声成像实验平台,采用导电橡胶圈仿体分别开展磁声和热声圆周扫描实验,并对磁声和热声信号幅值和声源重建结果进行比较分析.仿真结果表明,磁声声源分布集中在电导率边界处,而热声声源分布展宽,并且在边界和内部均有分布;磁声声源的最大值是热声声源的15倍.实验结果表明,热声声压信号峰-峰值是混合信号的1/4.热声信号重建的声源图像在边界处更模糊,磁声信号的声源重建图像边界清晰但存在伪影.仿真和实验结果均证明,磁声成像中同时存在热声效应.从热声声源的分布及热声信号与磁声信号的幅值关系中可见,热声效应在一定程度上会对磁声成像结果产生影响.

摘要： Objective To research the influence of the thermoacoustic effect for the frequency of the magnetoacoustic signals in the magnetoacoustic tomography (MAT).Methods Some experiments were designed,and the magnetoacoustic signals and the thermoacoustic signals of several materials with different conductivities were analyzed and compared in the time domain and the frequency domain respectively,of which,copper and graphite were high-conductivity materials,and agar and pork were used as low-conductivity biological or similar tissue.Results The characteristics of the magnetoacoustic signals and the thermoacoustic signals of different materials were acquired.The results illustrated that there was a little drop in frequencies of acoustic signals of the materials with high conductivities while a big drop in frequencies of signals of the tissue-like materials comparing with the stimulant pulse.Furthermore,the main frequencies of acoustic signals were not accordant but much lower than the stimulant ones. Conclusion It is found that the thermoacoustic effect is related to the frequency of the acoustic signals. The drop in the center frequencies of the acoustic signals could be explained by the thermoacoustic effect of materials.The acoustic signals with lower main frequencies have the higher proportion of thermoacoustic signals.The studies could contributing to optimizing MAT method and improving MAT imaging quality.%目的:探究在磁声成像(magnetoacoustic tomography,MAT)中待测样本中的热声效应对磁声信号频率的影响.方法:选取铜、石墨、琼脂仿体及猪肉组织作为待测样本,其中铜及石墨属于高电导率材料,而琼脂及猪肉组织为低电导率的类生物组织及生物组织.通过设计实验,获得上述材料在不同条件下的磁声信号与热声信号,并对其进行时频对比分析.结果:分析获得不同材料磁声信号与热声信号的特点,高电导率材料的声信号频率相对激励频率向低频偏移程度很小,而类生物及生物组织声信号频率向低频偏移程度显著.且材料的热声信号并不与激励信号同频,相对激励频率显著降低.结论:热声效应是引起类生物组织及生物组织磁声信号频率显著下降的原因,热声信号成分引起了MAT声信号的频率偏移现象.该研究为进一步提高MAT重建质量、优化MAT理论及实验方法提供了新思路.

摘要： 基于热声效应理论,分析了热声制冷机谐振腔内声压幅值对热声效应的影响.用有限元法对热声制冷机实验装置谐振腔内气柱活塞的振动特性进行了分析.用实验方法研究了激励频率一定时,声强对制冷效果的影响.研究结果表明:谐振腔内声强越高,热声制冷机制冷效果越好.

摘要： 热声效应是一种热与声相互转化的现象,涉及复杂的非线性因素,而热声机械无运动部件,有着广阔的应用前景.为加深对热声效应的研究,文中首先介绍了热声理论的研究进展状况,分析了各个理论的局限性及适应性,接着从实验研究及数值模拟两方面总结了现有的研究方法及其取得的研究成果,之后详细阐述了热致声与声致冷2种效应的应用.最后,基于当前的研究现状,分析了热声理论在研究与应用方面存在的问题与遇到的挑战,讨论了热声转化的发展趋势.结果表明,建立科学的适用于大振幅热声效应的理论方法是发展推广热声效应的难点和重点,而数值模拟与实验研究的有效结合是推进热声理论发展的强有力手段,虽然目前热声机械还只停留在实验室研究,但凭借热声转换的独特优势,热声装置将会是清洁能源、航空航天、消防等行业的重要应用技术.

摘要： 基于求解可压缩流体的N-S方程,分别计算水及R134a两种液相工质在二维空间内的热声波产生及传递过程,分析初始压力及左侧壁温阶跃值对两种工质热声压力波产生的幅值及波传递到右边界后与壁面的热流交换影响情况.结果表明,初始压力对两种工质热声波产生的幅值及与向右边界换热的热流影响不大;压力幅值及右边界传热热流强度随左侧壁温度阶跃值增大而增大;在相同边界条件下,R134a可以产生更大幅值的压力波,并且与右边界换热的热流较大.

摘要： 为了阐明气液相变热声效应的工作机理,基于拉格朗日方法,在分析驻波和行波声场的特点以及传统气体工质热声转换热力循环的基础上,构建了驻波和行波声场中包含气液相变过程的热声转换热力循环模型.以R32和He 作为工质,通过热力循环性能计算,初步分析比较了包含气液相变过程的热声转换热力循环与通常气体工质热声转换热力循环的性能.结果表明,气液相变热声转换循环的单位体积工质做功能力明显高于气体工质热声转换循环,具有更高的能量密度;虽然行波声场中气液相变热声转换循环的回热效率不及气体工质循环,但其相对卡诺效率仍可达95%以上.

摘要： 介绍了一类基于热声效应的电热声转换装置,装置主要由电热层、绝缘层和导热层组成.将电热层输入一交变电功率,会有交变热功率产生.电热层的温度发生周期性变化,使得与电热层相接触的气体压力产生交变的振荡,从而形成声波.阐述了热声效应原理,并对这种装置的研究现状进行了分析,对该装置的应用前景进行了展望.

摘要： 本文采用可压缩SIMPLE算法，求解热声谐振腔内的速度场和温度场，并利用求出的速度和温度值求解组份的浓度方程得到浓度场，从而对谐振腔内的热声分离现象进行了数值模拟研究。结果表明，在热声效应和热扩散效应共同作用下，声波能够把得混合物中的两种气体分别带向谐振腔的压力腹点和压力节点，使得混合气体在声波传播方向逐渐分离。另外通过研究谐振腔径向上的浓度分布表明，浓度边界层的影响约为6倍的浓度渗透深度，因此当管径取大于12倍的渗透深度时，可以有较高的分离效率；但是不宜过大。而对于不同的二元混合气体，当混合比为1：1时，声波对He-Ar的分离效率较高，He-Kr次之，He-Xe较低。本文的工作有助于更深入的了解热声分离现象，同时为探索热声分离的机理，提高分离效率奠定了基础。

摘要： 热声发动机是利用热声效应把热能转变为声能的装置，谐振管作为热声发动机的重要组成部分，其长度占整个系统轴向长度的大部分。本文提出了一种利用液体和弹性膜组成谐振系统的方法，并使用这种谐振系统取代谐振管，使系统轴向尺寸减少为原来的1/5。文中利用线性热声理论对该谐振系统的谐振频率进行了计算，并对不同阻尼系数对系统的耗散做出了分析。实验结果表明,在利用驻波热声发动机驱动的情况下，谐振系统自激起振，谐振频率为360Hz，实际谐振频率与计算值误差在5%以内。

摘要： 研究热声起振和消振行为有助于深化对热声效应的理解,并促进低品位能在热声热机中的应用。在自行研制的一台热声斯特林发动机上对起振和消振行为进行了实验研究,重点考察了环路直流抑制部件--弹性膜片的安装位置对热声发动机的起振和消振温度的影响；同时,还研究了膜片位置的变化带来热声发动机内声振动压比性能的影响,对于探索提高热声系统的工作效率具有参考意义。

摘要： 热声发动机利用热声效应把热能高效转化为声功,系统中不存在任何机械运动部件,应用前景光明.热声发动机的一个突出优点是直接采用热能驱动,可以提高低温位热能的品位.在原有电驱动热声发动机的基础上,制作了一台燃气驱动行波热声发动机,以氮气为工质,充气压力为1.2MPa时,获得了1.34的最大压比.对电驱动和燃气驱动两种加热方式作了对比研究,得到了燃气驱动条件下热声发动机的起振状态、加热功率和直流抑制的规律.

摘要： 热声制冷是一种新型制冷技术.本文主要描述了热声制冷的发展现状,介绍了太阳能热声制冷机的发展,提出了中高温太阳能热声装置.最后对目前该技术应用前景与所存在的问题进行了展望。

摘要： 热声制冷是一种新型制冷技术.本文主要描述了热声制冷的发展现状,介绍了太阳能热声制冷机的发展,提出了中高温太阳能热声装置.最后对目前该技术应用前景与所存在的问题进行了展望。

摘要： 热声制冷是一种新型制冷技术.本文主要描述了热声制冷的发展现状,介绍了太阳能热声制冷机的发展,提出了中高温太阳能热声装置.最后对目前该技术应用前景与所存在的问题进行了展望。

摘要： 本发明涉及冷热电联供系统技术领域，公开了一种基于热声效应和热释电效应的冷热电联供系统，包括热声发动机、热声制冷机和热释电发电单元，热声发动机、热声制冷机和热释电发电单元之间通过谐振管连接；热释电发电单元包括第一高温换热器以及分别位于第一高温换热器的两端的第一室温换热器和第二室温换热器，第一高温换热器与第一室温换热器之间通过一组热释电材料板叠连接，第一高温换热器与第二室温换热器之间通过第一热缓冲管连接或者通过另一组热释电材料板叠连接；热释电材料板叠用于连接外部的电路负载。该冷热电联供系统整机无运动部件，能够有效地解决了机械运动部件可靠性低的问题，同时系统可以收集利用太阳能、废热等。

摘要： 本发明涉及冷热电联供系统技术领域，尤其涉及一种基于热声效应和正逆电卡效应的冷热电联供系统，其包括热声发动机子系统、热释电发电机子系统和电卡制冷机子系统；热释电发电机子系统与电卡制冷机子系统通过导线相连；或者，热声发动机子系统和热释电发电机子系统相耦合形成热释电发电发动机，热释电发电发动机和电卡制冷机子系统通过导线相连，热释电发电发动机包括相连的热释电发电发动机室温换热器、热释电体回热器和热释电发电发动机高温换热器。该基于热声效应和正逆电卡效应的冷热电联供系统无运动的机械部件、无磨损、长寿命、静音、环保，同时提高了稳定性和可靠性，不受空间限制、结构紧凑。

摘要： 基于热声效应和驻极体声电换能器的废热发电装置及方法，该装置包括废热回收管和热‑声‑电转换器；热‑声‑电转换器由若干数目的转换单元构成，每个转换单元由增速管、回热器和驻极体声电换能器构成；本装置废热收集管底部置于热源处，热流通过废热收集管，由于该管收敛作用，热流密度得以增大，进而加热热‑声‑电转换器内部工质，工质受热移动，在增速管中体积收缩，速度增大，能量密度增大，并接着在回热器处发生热声转换，产生声波，由回热器发出的声波驱动驻极体声电换能器产生电能；本发明装置对废热品质要求低，转换效率高，无运动部件，结构紧凑，性能稳定，所用材料经济，加工难度小，成本很低，适合各类废热回收场合，易于推广应用。

摘要： 一种基于碳纳米管薄膜热声效应的柔性可变频超声治疗探头，包括一块超声发声元件，以及位于其两侧的散热层和声匹配层，发声元件包括碳纳米管薄膜、金属电极和导线，其形状和尺寸可根据实际功能需求调整。当发声元件接入信号时，碳纳米管薄膜产生相应的温度变化，使周围介质发生膨胀和收缩并激发出超声波。本发明具有无振动元件、结构简单和生产成本低廉的优点；可产生频率范围宽、频响曲线平坦和能量转化效率高的超声波；探头具有良好柔性，可直接与受治者的表面紧密贴合，较大幅度地改善探头与受治者的耦合效率，减少超声波的能量损失，提高受治部位声强分布的均匀性。因此，本发明为实现小型化、便捷化、高转化效率、良好柔性和可变频的超声治疗探头带来可能性。

摘要： 本发明涉及冷热电联供系统技术领域，公开了一种基于热声效应和热释电效应的冷热电联供系统，包括热声发动机、热声制冷机和热释电发电单元，热声发动机、热声制冷机和热释电发电单元之间通过谐振管连接；热释电发电单元包括第一高温换热器以及分别位于第一高温换热器的两端的第一室温换热器和第二室温换热器，第一高温换热器与第一室温换热器之间通过一组热释电材料板叠连接，第一高温换热器与第二室温换热器之间通过第一热缓冲管连接或者通过另一组热释电材料板叠连接；热释电材料板叠用于连接外部的电路负载。该冷热电联供系统整机无运动部件，能够有效地解决了机械运动部件可靠性低的问题，同时系统可以收集利用太阳能、废热等。

摘要： 本发明涉及冷热电联供系统技术领域，尤其涉及一种基于热声效应和正逆电卡效应的冷热电联供系统，其包括热声发动机子系统、热释电发电机子系统和电卡制冷机子系统；热释电发电机子系统与电卡制冷机子系统通过导线相连；或者，热声发动机子系统和热释电发电机子系统相耦合形成热释电发电发动机，热释电发电发动机和电卡制冷机子系统通过导线相连，热释电发电发动机包括相连的热释电发电发动机室温换热器、热释电体回热器和热释电发电发动机高温换热器。该基于热声效应和正逆电卡效应的冷热电联供系统无运动的机械部件、无磨损、长寿命、静音、环保，同时提高了稳定性和可靠性，不受空间限制、结构紧凑。

摘要： 基于热声效应和驻极体声电换能器的废热发电装置及方法，该装置包括废热回收管和热‑声‑电转换器；热‑声‑电转换器由若干数目的转换单元构成，每个转换单元由增速管、回热器和驻极体声电换能器构成；本装置废热收集管底部置于热源处，热流通过废热收集管，由于该管收敛作用，热流密度得以增大，进而加热热‑声‑电转换器内部工质，工质受热移动，在增速管中体积收缩，速度增大，能量密度增大，并接着在回热器处发生热声转换，产生声波，由回热器发出的声波驱动驻极体声电换能器产生电能；本发明装置对废热品质要求低，转换效率高，无运动部件，结构紧凑，性能稳定，所用材料经济，加工难度小，成本很低，适合各类废热回收场合，易于推广应用。

摘要： 一种基于热声效应的环状串行增强废热回收发电装置，包括废热回收管和热‑声‑电转换器；热‑声‑电转换器由多个的转换单元构成，每个转换单元由增速管、回热器和声电发电机构成；本装置废热回收管底部置于热源处，热流通过废热回收管，由于该管收敛作用，热流密度得以增大，进而加热热‑声‑电转换器内部工质，工质受热移动，在增速管中体积收缩，速度增大，能量密度增大，并在回热器处发生热声转换，产生声波，由回热器发出的声波驱动声电发电机产生电能；本发明装置对废热品质要求低，转换效率高，无运动部件，结构紧凑，性能稳定，所用材料经济，加工难度小，成本很低，适合各类废热回收场合，易于推广应用。

摘要： 一种基于碳纳米管薄膜热声效应的柔性可变频超声治疗探头，包括一块超声发声元件，以及位于其两侧的散热层和声匹配层，发声元件包括碳纳米管薄膜、金属电极和导线，其形状和尺寸可根据实际功能需求调整。当发声元件接入信号时，碳纳米管薄膜产生相应的温度变化，使周围介质发生膨胀和收缩并激发出超声波。本发明具有无振动元件、结构简单和生产成本低廉的优点；可产生频率范围宽、频响曲线平坦和能量转化效率高的超声波；探头具有良好柔性，可直接与受治者的表面紧密贴合，较大幅度地改善探头与受治者的耦合效率，减少超声波的能量损失，提高受治部位声强分布的均匀性。因此，本发明为实现小型化、便捷化、高转化效率、良好柔性和可变频的超声治疗探头带来可能性。

摘要： 一种基于热声效应的强化传热装置，包括热声发声单元、谐振系统和换热器：热声发声单元将热能转化为声能，产生声波；谐振系统用于传递和储存声能，并调制热声发声单元所处声场以实现热声转换；热声发声单元产生的声波作用于所述换热器中强化换热。该强化传热装置可利用尾气余热、电厂废热和地热等低品位热源驱动热声发声单元产生的声波，并作用于换热器强化换热。解决了声波及传统强化传热领域均需要消耗有限的高品质电能的问题，提高了能源的综合利用率。