熱聲制冷機(jī)回?zé)崞鞯默F(xiàn)狀及展望

陳麗新，劉益才，陳思明，顏 鵬，李照龍，張 駿

（1.中南大學(xué) 能源科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長沙 410083；2.長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，湖北 武漢 430003）

1 引言

熱聲熱機(jī)是一種基于熱聲效應(yīng)而發(fā)展的新型熱機(jī)，具有無運(yùn)動部件、無污染、長壽命、可利用低品位廢熱等諸多優(yōu)點(diǎn)。雖然熱聲熱機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)有限應(yīng)用，但熱聲熱機(jī)受效率低、成本高等因素困擾，至今仍然無法與傳統(tǒng)熱機(jī)媲美[1～3]。回?zé)崞髯鳛闊崧暉釞C(jī)的核心部件，熱聲轉(zhuǎn)換就發(fā)生在回?zé)崞髦校責(zé)崞鞯牟牧虾徒Y(jié)構(gòu)直接影響整機(jī)性能。回?zé)崞髦械闹饕獡p失并非是溫差情況下的傳熱損失，而是頻率或填料結(jié)構(gòu)不合理造成的損失，所以通過頻率匹配可以提高回?zé)崞鞯男蔥4]。實(shí)際上，由于各種非線性因素如熱粘性、有限的回?zé)崞鹘Y(jié)構(gòu)頻率很難與系統(tǒng)固有頻率相匹配[5]等，所以在回?zé)崞骼碚?、結(jié)構(gòu)和材料研究方面，提高回?zé)崞鲀?nèi)部熱流與聲功的轉(zhuǎn)化效率成為急需解決的關(guān)鍵問題。

2 回?zé)崞鹘Y(jié)構(gòu)的發(fā)展

無論是行波型或駐波型的熱聲發(fā)動機(jī)和熱聲制冷機(jī)，回?zé)崞鳠o疑都是熱聲熱機(jī)的核心部件，熱聲轉(zhuǎn)換是通過氣體與填充物質(zhì)的可逆熱交換而實(shí)現(xiàn)。當(dāng)回?zé)崞鬏S向存在一定的溫度梯度，由于回?zé)崞鞯淖越M織作用，使得寬頻帶噪聲振蕩的流體工質(zhì)中遠(yuǎn)離系統(tǒng)本征頻率的振蕩分量被過濾，而在系統(tǒng)本征頻率附近的振蕩分量得到維持，形成了能量在系統(tǒng)本征頻率附近的集中；與此同時(shí)，由于振蕩流體與固體界面的熱接觸和粘性接觸使聲波也發(fā)生衰減，熱驅(qū)動熱聲系統(tǒng)自己振蕩形成演化的過程正是這種聲振蕩的不斷形成和衰減的動態(tài)變化的綜合結(jié)果。因此，熱聲系統(tǒng)的動態(tài)演化是在流體與固體的熱接觸、粘性接觸以及流體振動的共同作用下實(shí)現(xiàn)的。文獻(xiàn)[6]對這一自激演化現(xiàn)象作了詳盡的實(shí)驗(yàn)和理論分析。

從最常見的金屬絲網(wǎng)回?zé)崞?、平板型回?zé)崞鏖_始，研究人員就進(jìn)行了大量的理論研究和實(shí)驗(yàn)，不斷優(yōu)化傳統(tǒng)回?zé)崞鞯慕Y(jié)構(gòu)。另外，科研工作者對一些新型的回?zé)崞髡归_研究，如華中科技大學(xué)的余文峰等[7]對吸附劑型回?zé)崞鬟M(jìn)行了研究；華中科技大學(xué)的涂虬等[8]對針束型回?zé)崞鬟M(jìn)行優(yōu)化并與電聲制冷機(jī)匹配。這些研究為回?zé)崞鞫鄻踊芯块_拓了新的思路，具有很大的指導(dǎo)意義。熱聲回?zé)崞骶哂袩崃W(xué)-動力學(xué)部件的特點(diǎn)，由于回?zé)崞魇怯筛鞣N不同結(jié)構(gòu)的填料填充而成，使得回?zé)崞鞯牧鞯缼缀翁卣骱軓?fù)雜，無法用一個(gè)直觀的幾何特征去描述?；?zé)崞髦刑畛湮镔|(zhì)的幾何結(jié)構(gòu)和熱物性對系統(tǒng)的性能有很大的影響，理想回?zé)崞鲬?yīng)具有以下特性[9]：

（1）回?zé)崞髦兴俣扰c壓力的相位必須是（或接近）行波相位關(guān)系；

（2）回?zé)崞鞅仨氂凶銐虼蟮漠?dāng)?shù)芈曌杩挂杂行б种坡晸p失：

（3）回?zé)崞髦斜仨氂凶銐虼蟮臍夤虛Q熱面積和高的氣固熱交換系數(shù)，同時(shí)具有低軸向熱傳導(dǎo)率和高的固體熱容；

（4）較小的回?zé)崞鲏航祿p失。

3 回?zé)崞鞯睦碚摵蛯?shí)驗(yàn)研究進(jìn)展

3.1 回?zé)崞鞯睦碚撗芯?/h3>

當(dāng)前對回?zé)崞骼碚摲矫娴难芯窟€處于不斷探索階段，許多理論不夠完善，有待科研工作者進(jìn)一步研究。

3.1.1 熱聲定常流理論

該理論模型是以靜態(tài)為前提，在忽略了壓力波動的條件下提出來的，是用靜平衡的思想來解釋回?zé)崞鞯奶匦訹10]。主要代表有 Coppage，Kays，London，Walker，Vasishta，Miyabe。該理論認(rèn)為流體工質(zhì)在回?zé)崞髦械牧鲃犹匦詫α黧w工質(zhì)與固體工質(zhì)間的熱量交換是互不相關(guān)的，只是從工作的流體介質(zhì)與貯熱材料的能量交換功能方面看問題。當(dāng)熱流體流經(jīng)回?zé)崞鲿r(shí)，流體對其填料放熱，填料吸收熱量并貯存起來；當(dāng)冷流體從相反方向流經(jīng)回?zé)崞鲿r(shí)，貯存在填料中的熱量釋放出來被流體吸收。這樣回?zé)崞骱土黧w中的能量在2種介質(zhì)間實(shí)現(xiàn)能量的“吞”、“吐”，并以換熱效率作為評價(jià)回?zé)崞鞯男阅苤笜?biāo)。顯然，這種觀點(diǎn)的實(shí)質(zhì)就是把回?zé)崞鞯韧c換熱器，回?zé)崞魈盍系淖饔弥皇菫榱嗽龃髶Q熱面積和增強(qiáng)換熱效果，這和一般的換熱器沒有任何實(shí)質(zhì)的區(qū)別。

3.1.2 熱聲交變流動理論

流體在回?zé)崞髦惺墙蛔兞鲃拥模瑝毫Σê退俣炔ㄍ瑫r(shí)存在，互相影響。在實(shí)驗(yàn)中觀察到回?zé)崞鞯牟▌犹匦裕和唤孛嫔系膲毫Σê唾|(zhì)量流是非正弦的周期性變化，之間有明顯的相位差；不同截面上的壓力波、質(zhì)量流的幅值和相位各不相同，相位差隨截面軸向位置的變化而變化。在理論上提出填料的分布毛細(xì)管模型，給出了壓力、流速的分布解析式，不僅可以反映它們軸向距離的分布，還反映出了這種波動的頻率特性，較接近回?zé)崞鞯膶?shí)際流動特性。近年來中科院理化所以羅二倉教授[11]為學(xué)科帶頭人的課題組對交變流動理論做了深入的研究。他們在介觀尺度上采用拉格朗日法分析了回?zé)崞鲀?nèi)部典型的熱力過程和熱聲功能，并指出：每一段微小的回?zé)崞鞫季哂歇?dú)立的發(fā)動機(jī)或者制冷機(jī)功能。羅二倉等還進(jìn)一步研究了運(yùn)動過程中穿過回?zé)崞骱蛽Q熱器交界面的微團(tuán)的熱量搬運(yùn)過程，導(dǎo)出了每個(gè)微團(tuán)在換熱器內(nèi)的比換熱量的表達(dá)式，并得出回?zé)崞骼錈岫宋F(tuán)位移之比等于冷熱端溫度之比。

3.1.3 線性熱聲理論

瑞利（Ryaelihg）最早對熱聲現(xiàn)象進(jìn)行定性的理論分析，Ceperley是最早把熱聲效應(yīng)的概念引入到回?zé)崞髦校@些都難以對回?zé)崞骷鞍l(fā)動機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用起到指導(dǎo)作用。回?zé)崞鞯臒崧暲碚撊〉猛黄七M(jìn)展是從Zurich聯(lián)邦技術(shù)研究所的N．Rott開始的。1969～1980年，Zurich聯(lián)邦技術(shù)研究所的N．Rott首先對熱聲效應(yīng)進(jìn)行了定量的理論分析。Rott教授以現(xiàn)行的納維-斯托克斯方程（N．S方程）、連續(xù)性方程、能量方程為基礎(chǔ)[12]，結(jié)合回?zé)崞鬟叡谏系倪吔鐥l件，首次建立了理想氣體的駐波聲場，從理論上描述了熱聲效應(yīng)中存在熱和功的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并發(fā)展成定量的線性熱聲模型，給出了熱聲效應(yīng)的完全數(shù)值解。著名的Rott波動方程是

N．Rott的線性熱聲模型為熱聲的理論發(fā)展邁出了關(guān)鍵性的一步，他導(dǎo)出的理論框架是分析熱聲機(jī)械（包括熱聲壓縮機(jī)和熱聲制冷機(jī)）的理論基礎(chǔ)，是目前熱聲研究中公認(rèn)的最有效、也是應(yīng)用最廣泛的理論。Rott熱聲理論極大地推動了理論熱聲學(xué)和實(shí)驗(yàn)熱聲學(xué)的發(fā)展，是熱聲理論發(fā)展的里程碑。他的理論得到了Yazaki等的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

3.1.4 熱聲結(jié)構(gòu)聲理論

研究表明，回?zé)崞鞯穆晫W(xué)特性與頻率存在一定關(guān)系，在某一頻率下，其聲學(xué)特性表現(xiàn)最佳，并且根據(jù)對回?zé)崞鞲鲄?shù)（如：填充材料的物性、結(jié)構(gòu)、布置方式以及臨界溫度梯度、壓比等）對熱聲系統(tǒng)性能影響的研究發(fā)現(xiàn)，這些參數(shù)間都存在一個(gè)最優(yōu)的配合。實(shí)際上就是回?zé)崞鞔嬖谝粋€(gè)最優(yōu)的結(jié)構(gòu)。因此有必要考慮回?zé)崞鹘Y(jié)構(gòu)本身所固有的聲學(xué)特性。研究證明回?zé)崞鞅旧砼c頻率存在匹配問題，而回?zé)崞魈卣黝l率是與系統(tǒng)振蕩頻率直接相關(guān)的，回?zé)崞鞯奶卣黝l率是一個(gè)綜合匹配的參數(shù)，要使熱聲系統(tǒng)的性能最優(yōu)，必須使熱聲系統(tǒng)工作時(shí)達(dá)到諧振。

中南大學(xué)的劉益才等[5]，通過實(shí)驗(yàn)及理論研究得出：平均壓力對系統(tǒng)阻抗影響比較大，在一定范圍內(nèi)較高壓力下的回?zé)崞髯杩馆^低，系統(tǒng)阻力也就較低，比較容易起振?；?zé)崞鞯目傋杩怪饕Q于阻抗的實(shí)部。壓力對回?zé)崞骺傋杩褂休^大的影響?；?zé)崞鞯奶卣黝l率是回?zé)崞髋c其他部件在與系統(tǒng)達(dá)到匹配的情況下，使系統(tǒng)工作在諧振狀態(tài)的頻率。通過具體實(shí)例對推導(dǎo)出的方程針對板疊回?zé)崞鬟\(yùn)用Matlab程序進(jìn)行了量化計(jì)算，可得到方程的結(jié)果，進(jìn)而可得到實(shí)例中回?zé)崞鞯奶卣黝l率的存在。武漢工程大學(xué)的伍堃等[12]，研究了熱聲器件填料物性與熱聲器件諧振頻率之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明：在聲壓一定的情況下，熱聲器件諧振頻率分別隨著其填料橫截面積As，定壓比熱容Cs和氣體平均密度ρ的增大而增大；而且隨著聲壓的增大，諧振頻率分別相對As、Cs、ρ的增大而增大的更快。海軍工程大學(xué)研究生院的闞緒獻(xiàn)等[13，14]對平板型回?zé)崞鳠崧曋评錂C(jī)制冷量最大時(shí)對應(yīng)的最優(yōu)頻率進(jìn)行優(yōu)化。研究表明，最優(yōu)頻率隨著平板間距的增大而減小，隨著板疊溫度梯度的增大而增大，隨著壓力振蕩與速度振蕩之間的相位差的增大而增大，而與平板的厚度沒有關(guān)系，所得結(jié)論對于熱聲制冷機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)有一定的理論指導(dǎo)意義。

對回?zé)崞魈卣黝l率與系統(tǒng)頻率匹配的研究是回?zé)崞餮芯康男滤悸罚@方面的研究還不充分，但這方面研究對整個(gè)系統(tǒng)的影響很重要，今后需要科研工作者做出一定努力。

此外還有美國LosAlamos實(shí)驗(yàn)室熱聲研究小組的G W．Swift基于N．Rott線性模型提出的短板疊邊界層近似理論；中科院理化所的肖家華在N．Rott的線性熱聲模型基礎(chǔ)上提出的聲場熱聲學(xué)理論；華中科技大學(xué)的郭方中等[15～17]討論了熱聲轉(zhuǎn)換的本質(zhì)，提出熱聲網(wǎng)絡(luò)模型理論等，這些都為熱聲理論提供了新的研究方式。

3.2 回?zé)崞鞯膶?shí)驗(yàn)研究進(jìn)展

目前常用回?zé)崞饔薪饘俳z網(wǎng)回?zé)崞鳌⑵桨逍突責(zé)崞?、蜂窩陶瓷回?zé)崞鳌⒍嗫桌w維型回?zé)崞?、針束型回?zé)崞饕约拔絼┬突責(zé)崞鞯取?/p>

3.2.1 金屬絲回?zé)崞?/p>

金屬絲網(wǎng)回?zé)崞魇怯山z網(wǎng)片堆積而成，一般用模具沖壓或線切割直接成形，填裝方便，加工工藝成熟。金屬絲網(wǎng)橫向?qū)嵝Ч^好，但由于加工和填裝過程的隨機(jī)性，金屬絲網(wǎng)金屬絲相互交錯(cuò)，致使金屬絲網(wǎng)回?zé)崞髁鲃幼枇Υ螅谖⑿蜔崧暉釞C(jī)中影響更大。因此，在低頻系統(tǒng)中通常采用絲網(wǎng)堆積的板疊，但在高頻系統(tǒng)中由于雜亂堆積的絲網(wǎng)會導(dǎo)致阻力較大，所以一般不考慮用金屬絲網(wǎng)回?zé)崞鳌；責(zé)崞鞯膿Q熱性能受絲網(wǎng)物性、回?zé)崞髦械牧髯琛Q熱表面積和表面換熱系數(shù)等因素的影響較大，而上述各因素均與絲網(wǎng)的目數(shù)、絲徑和材料緊密相關(guān)。浙江大學(xué)的邱利民等[8]通過實(shí)驗(yàn)研究得出：絲網(wǎng)板疊最佳填充率為1.15片/mm，該值是強(qiáng)化熱聲效應(yīng)和減少沿板疊的軸向?qū)崤c流阻損失之間的一個(gè)折中值。西安交通大學(xué)的高凡等[18～20]通過采用不同目數(shù)和絲徑，不同物性材料的金屬絲網(wǎng)回?zé)崞鳛閷ο?，通過可用比熱容、軸向?qū)崧?、回?zé)嵝屎途C合性能參數(shù)等多個(gè)參數(shù)對回?zé)崞鞯膿Q熱性能進(jìn)行優(yōu)化，得到如下結(jié)論：回?zé)崞魈盍系谋葻崛莺兔芏仍酱?，可用比熱容越大，則制冷量越大；可用比熱容相同時(shí)，熱滲透深度大的制冷量反而??；可用比熱容也隨著徑向?qū)崧实脑黾佣龃螅评淞繀s隨之減小。因此，回?zé)崞魈盍蠎?yīng)該選擇比熱容和密度較大、導(dǎo)熱率相對低的填充材料或通過改變絲網(wǎng)填充方式（如絲網(wǎng)片間采取隔熱措施）來降低回?zé)崞鬏S徑向?qū)岜龋蓽p小軸向漏熱量，并且冷端采用導(dǎo)熱率較低的不銹鋼絲網(wǎng)的多段式回?zé)崞鳎浠責(zé)嵝屎途C合性能參數(shù)均可提高，從而獲得更佳的換熱效率。

3.2.2 平板型回?zé)崞?/p>

平板型回?zé)崞骺捎山饘僦苯泳€切割形成，也可以利用金屬薄板與金屬絲手工電焊而成，是常用的一種形式。平板型回?zé)崞鳈M向?qū)嵝Ч蝗缃饘俳z網(wǎng)回?zé)崞?，但其氣體通道規(guī)則，流動阻力較小。對于高頻熱聲熱機(jī)，平板型回?zé)崞鞔嬖诩庸るy度大的問題。在熱聲制冷機(jī)中，為便于制作和安裝，通常把平板板疊繞制成螺旋卷筒形。為了提高熱聲轉(zhuǎn)換效率，國內(nèi)外學(xué)者對板疊回?zé)崞餍螤罱Y(jié)構(gòu)、填充率以及材料進(jìn)行了研究。So等指出回?zé)崞魉逃械姆蔷€性致工質(zhì)氣體處于不穩(wěn)定的流動狀態(tài)；劉益才等[21]對板疊回?zé)崞魈盍蠈φ袷庮l率的影響進(jìn)行了研究；羅二倉等[11，22]從熱力學(xué)角度分析交流回?zé)崞鳠崧暪δ芎突責(zé)峁δ懿⑦M(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。此外，Biwa等利用能量守恒分析回?zé)崞鲀?nèi)部功流分布情況。研究結(jié)果表明：回?zé)崞鳟a(chǎn)生單一振動頻率的平面波與相應(yīng)諧振管匹配，可以發(fā)揮諧振放大作用，提高熱聲熱機(jī)效率。通過理論分析及多次實(shí)驗(yàn)得到：熱聲熱機(jī)熱聲轉(zhuǎn)換效率，對于高頻熱聲熱機(jī)，回?zé)崞靼瀵B橫向長度不得超過特征值。對于50 kHz熱聲熱機(jī)，板疊橫向長度不得超過3.43 mm。板疊回?zé)崞髦写嬖诘乃懈叽尾ㄖ校?，1）次波衰減最慢。根據(jù)高次波衰減原理，得到頻率為20、30和40 kHz的聲源，其橫向長度為3.43 mm板疊回?zé)崞鞯淖罴芽v向長度分別為5.9、6.0和6.4 mm。

3.2.3 蜂窩陶瓷回?zé)崞?/p>

蜂窩陶瓷回?zé)崞魇侵苯永谜麎K蜂窩陶瓷作為回?zé)崞?，不需要加工，可以直接根?jù)需求在廠家定做。蜂窩陶瓷的優(yōu)點(diǎn)很明顯，成熟的定形技術(shù)保證氣體通道光滑，流動阻力較小，但是陶瓷材料的熱導(dǎo)性決定蜂窩陶瓷回?zé)崞鞯臋M向換熱能力較差。選用蜂窩狀陶瓷材料作為回?zé)崞?，孔徑對系統(tǒng)的性能影響也很大。孔徑太小，氣體黏性耗散較大，孔徑太大，氣體和板疊間換熱不充分，都會影響熱聲的轉(zhuǎn)換效果。目前對蜂窩陶瓷回?zé)崞骺讖降倪x擇還沒形成定論，基本由經(jīng)驗(yàn)確定。華南理工大學(xué)的王紅麗等[23]做了蜂窩陶瓷回?zé)崞骺讖綄ο到y(tǒng)性能的影響的實(shí)驗(yàn)和理論研究，得出：在一定條件下，隨著蜂窩孔徑的增大，起振溫度也不斷增大，而且回?zé)崞鞯慕Y(jié)構(gòu)尺寸對系統(tǒng)的起振溫度有較大影響。在同樣孔徑下，混合波型行波熱聲發(fā)動機(jī)的起振溫度要比純環(huán)路行波熱聲發(fā)動機(jī)的小得多，因此，為了使系統(tǒng)有較低的起振溫度，一定要選擇適當(dāng)結(jié)構(gòu)尺寸的回?zé)崞?。而且蜂窩陶瓷具有蓄熱和吸聲能力，這一特性對于熱聲系統(tǒng)性能的影響還需要更加深入的研究。

3.2.4 其他回?zé)崞?/p>

多孔纖維型回?zé)崞魇怯貌ＡЮw維、棉纖維、氣凝膠、網(wǎng)狀玻璃碳纖維等截面積隨軸線變化的隨機(jī)多孔材料制成。在這種多孔結(jié)構(gòu)中，頻率低的時(shí)候，細(xì)管中的流動為泊肅葉（Poiseuille）流，而隨著頻率的增高，必須考察除了粘滯以外由慣性帶來的影響，且會隨頻率而增大。過去的制冷機(jī)是用壓縮泵、曲軸等驅(qū)動，一般工作頻率較低。但是隨著熱聲熱機(jī)的出現(xiàn)，工作的頻率已由幾百赫到數(shù)千赫。在駐波管式的熱聲熱機(jī)中，頻率低，駐波管長，安裝調(diào)試等都不方便[24]。

吸附劑型回?zé)崞魈畛湮餅槲絼?，其最突出特點(diǎn)是：比表面積大，具有吸附能力，當(dāng)回?zé)崞鞯蜏貐^(qū)局部壓力升高時(shí)，吸附劑會吸附氣體工質(zhì)，固體吸附劑顆粒吸收吸附熱；當(dāng)局部壓力降低時(shí)，氣相工質(zhì)自吸附劑內(nèi)解吸出來，高溫區(qū)吸附劑顆粒釋放熱量，提供解吸熱，這種效應(yīng)會減少床層內(nèi)溫度波動；吸附劑導(dǎo)熱性比金屬網(wǎng)格或金屬片差，這會減少由回?zé)崞鲀啥藴囟炔钏鶎?dǎo)致的導(dǎo)熱量；由于吸附劑為帶電晶體的聚合體，吸附劑顆粒外表面具有極性，利用這一性質(zhì)，通過種種外界作用力如電磁等可強(qiáng)化橫向質(zhì)量傳遞，進(jìn)一步加強(qiáng)回?zé)崞鞯男阅?。在吸附劑型回?zé)崞鞣矫?，華中理工大學(xué)的余文峰等做了一些研究，詳見文獻(xiàn)[7]。

針束型回?zé)崞鳎浼庸すに噺?fù)雜，因此很少用到。但華中科技大學(xué)的涂虬等[25]利用電聲制冷機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出對針束型回?zé)崞鹘Y(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，采用片狀的鋼針代替圓形鋼針，加工相對簡單可行，可以方便地制作。這種方法為熱聲制冷機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供了很好的思路。

4 結(jié)束語

回?zé)崞髯鳛榘l(fā)生熱聲轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件，研究者尚需進(jìn)行大量的理論和實(shí)驗(yàn)工作。根據(jù)回?zé)崞靼l(fā)展現(xiàn)狀，需在以下3個(gè)方面開展深入研究：

（1）目前，大多數(shù)熱聲熱機(jī)分析軟件對不同回?zé)崞魈盍弦约疤盍闲螤罱Y(jié)構(gòu)影響分析不足。隨著對熱聲理論研究的逐步深入，需開發(fā)更加完善的熱聲熱機(jī)數(shù)值分析軟件。對不同填料回?zé)崞鳠崧暪δ苓M(jìn)行深入研究，建立更加完善的分析模型，對熱聲熱機(jī)設(shè)計(jì)有重要指導(dǎo)意義。

（2）在原有的回?zé)崞鹘Y(jié)合實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行更加深入的熱力學(xué)及聲學(xué)理論研究。流體在回?zé)崞髦薪蛔兞鲃訒鹛盍险駝?，回?zé)崞魈盍媳砻娴恼駝訉⑼苿又車黧w運(yùn)動，輻射聲波。這些結(jié)構(gòu)聲波如果和回?zé)崞鳟a(chǎn)生聲波耦合，可以大幅度提高熱聲熱機(jī)工作效率。此外對原有回?zé)崞鞯奶盍咸畛渎?、尺寸等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，可以進(jìn)一步提高熱聲轉(zhuǎn)換效率。

（3）在原有回?zé)崞骰A(chǔ)上研發(fā)新結(jié)構(gòu)的回?zé)崞?。選用不同填料的回?zé)崞鬟M(jìn)行進(jìn)一步理論實(shí)驗(yàn)研究，尋求新型回?zé)崞魈盍?，或開發(fā)回?zé)崞餍碌慕Y(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)回?zé)崞鬓D(zhuǎn)換效率的提高。

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