Details

В работе проведено математическое моделирование состояния термодинамических процессов в сегменте теплового блока акустического двигателя Стирлинга в рамках полной системы уравнений Навье-Стокса в двухмерной постановке. Для определения значения температуры в материале регенератора решается нестационарное уравнение теплопроводности. Для исследования влияния градиента температуры на эффективность работы двигателя рассмотрены две конструкции регенератора (стека): моносекционный и многосекционный. Для установившегося колебательного режима системы получены изменения параметров потока (давления, скорости, плотности тепловых потоков) за период колебаний и распределения тепловых характеристик на различных участках резонатора и теплового блока. Но основе проведённого исследования было установлено, что увеличение градиента температуры вдоль стека приводит к росту мощности акустического двигателя. Данные результаты согласуются с базовыми положениями линейной теории термоакустики.

The work presents mathematical modeling of thermodynamic processes in the segment of the thermal block of a Stirling acoustic engine using the complete system of Navier-Stokes equations in a two-dimensional formulation. To determine temperature value in the regenerator material, the unsteady heat conduction equation is solved. To study the influence of temperature gradient on engine efficiency, two regenerator (stack) designs were examined: monosectional and multi-sectional. For the established oscillatory regime of the system, changes in flow parameters (pressure, velocity, heat flux density) over the oscillation period and distribution of thermal characteristics in various sections of the resonator and thermal block were obtained. The conducted research established that increasing the temperature gradient along the stack leads to increased power of the acoustic engine. These results are consistent with the fundamental principles of the linear thermoacoustic theory.