Rikje热声管的热声特性研究.pdfVIP

第 19卷 第 2期 北 京 轻 T 业 学 院 学 报 Vol一19No·2 2001年 6月 JOURNALOFBEIJINGINSTITUTEOFLIGHT INDUSTRY Jun·2001 文章抽号 ：1001—7429 (2001)02—0001—05 Rijke热声管的热声特性研究 徐华保 ， 乔五之 ， 刘 克 (1．北京I商大学 机械 自动化学院，北京 100037 2．中国科学院 声学研究所 ，北京 100080) 摘 要：根据G．W．Swift的著作，进一步推导出了相应的热声理论公式．通过 实 骚 ，分析 j典型 Rijke热声管的发声特性 ，并首次涉及 了该问题 的某些非线性 内容． 关键词 热声管；热声效应 ；声制冷 ；频移 中囝分类号 ；TB535 文献标识码 ：A 热声管的热发声现象是人们在实践过程中认识的热声效应主要表现之一．对其发声特性 的研究，已经有许多相关成果，但是这些工作主要还是停留在半定量的研究中 ．继续研究热 声管 的发声特性 ，建立热声效应定量的理论公式 ，是热声学发展的关键．通过理论分析和实 验研究进一步揭示 了热声管的发声特性 ，推导出了相应的理论公式 ，并首次涉及了该问题的 某些非线性探讨．不仅深化 了Rijke热声管的研究 ，而且对声制冷的发展将起到一定的推动作 用 ． 1 理论分析 热声效应在现实生活中广泛地存在着．在通常条件下 ，超温 Tt一 ， 超温 T 与声压 P 同相．当媒质为空气时，在标准条件下，Po约为 1．01253×l0Pa，T 约为 300K，若Pl一1Pa(94dB如纺织厂的噪声，0dB= l l 20Pa)，T 还不到0．0Ol℃；而在人们正常谈话时，T1一 1 ． 1 1O ℃，微乎其微，在 日常生活中是感觉不到的，也就当 _一 然不会发生热声效应 ，只有与固体物质接触时，才有可能 产生可观的热声效应． + 考虑在驻波中引入薄板的情况口]．假设短板机板长为 l △z，厚度忽略不计，如图 l所示．板长△z与z轴同向．流 。_叫 f 体媒质中，在板的周围则存在一个 方 向的声驻波．设声 ) 波沿短扳的板面上传播，板上温度梯度为vT ．传播方向 图1 声波措短板传播侧视图 收稿 日期；2000一Ol一03 北 京 轻 工 业 学 院 学 报 是 9．2，在板面上 =0，T=T ．T =0，垂直于板面的方面是Y轴．Y增加 ，T逐渐有变化，在 距离较短时，T满足式 (1)，板长 ．6x比声波波长 ^小得多，所 以板面上声波 的相位可 以认为 相 同．媒质 中每单位质量 的热量增加率为 ， p．,CpdT 一 考+磬 (2) 式 中， 是媒质平均密度 ，kg／m ；T 是平均温度 ．℃；T为气体绝对温度 ，C； 一 为摩尔 热容比{C 为单位质量的等压 比热容．等式右边第一项是绝热压缩的结果 ，由式 (1)而来 ， 右边第二项是热传导所致 ，式 中C 为媒质定压热容量 ，利用热力学原理可 以证 明在理想气体 T 0T + 中