李晓明 梅宏昆 高 鹏 孔晓莉

(1辽宁科技大学材料与冶金学院 鞍山 114051)(2河北大唐国际唐山热电有限责任公司 河北 063000)

行波型热声发动机的数值模拟实验

李晓明1梅宏昆1高 鹏2孔晓莉1

(1辽宁科技大学材料与冶金学院 鞍山 114051)(2河北大唐国际唐山热电有限责任公司 河北 063000)

首次采用有限元法(FEM)，对行波型热声发动机实验系统进行了数值模拟，以线性热声理论作为计算模型，且与实验系统具有相同的几何结构和运行工况，同时采用有限元方法中的加权余量法对计算模型进行求解，通过自主编写的MATLAB计算程序，对热声系统进行一系列的迭代计算，计算结果成功观测到了行波型热声发动机系统内复杂的声场分布特性和流场特性。计算结果与实验结果的对比验证了有限元方法对行波型热声发动机模拟的有效性。

行波 热声发动机 有限元

1 引 言

热声学在理论和技术不断发展，应用这些理论和技术所指导的实验也取得了很多有意义的成果。可是由于热声系统内在机理的复杂性，目前的热声理论仅仅适用于小振幅的热声震荡[1]，并且对于热声自激振荡[2]的工作机理很难解释清楚，给热声热机的数值模拟带来很多困难。近些年来，随着计算机技术的高速发展以及有限元方法[3]自身的优越性使得其在科学和工程领域的应用较为广泛。因此，本文首次采用有限元方法对行波型热声发动机系统进行数值模拟，计算采用MATLAB仿真软件自行编写程序[4]，通过计算，得到了发动机内部的声场分布。……