热声热机是一种新型热机,它利用热声效应来实现热能与声能之间的相互转换,具有结构简单、无运动部件、可靠性高、潜在热效率高、可利用低品位热能、使用对环境友好的惰性气体以及寿命长等优点。在所有的能源利用技术中,热声技术具有广阔的发展潜力和应用前景。热声发动机的主要部件有谐振管、回热器和换热器。谐振管起着影响共振频率、维持平面声场、储存部分声能的作用,回热器是热声发动机中实现热声效应的核心部件。这两个部件是热声热机研究的重点与难点。本文通过Fluent软件对谐振管和回热器的振荡特性进行模拟研究,主要有以下几个方面:热声谐振管声流场特性研究。对直管形、锥形、正弦形、指数形、双曲余弦形五种热声谐振管进行模拟,绘制速度、压力、温度和密度波形图和频谱分析图。研究分析变截面渐缩热声谐振管在抑制高次谐波方面的作用。研究谐振管内压力幅值影响因素。以工作压力和管型为变量,探讨其对管内压力幅值的影响。研究表明谐振管内压力幅值分布与管型有关,谐振管内工作压力高有利于提高谐振管内压力幅值。以驻波热声发动机板叠型回热器为研究对象,模拟分析回热器内工质交变流动特性。研究表明回热器内压力、速度、温度均呈现交变流动特性,呈周期性变化,遵循正(余)弦规律,且管内并不是一种理想的驻波声场。分析回热器中板叠间隙对振荡特性的影响。研究表明回热器流体通道中存在周期变化的热边界层,其中热边界层中具有较大的温度梯度。最佳板叠间隙与热边界层厚度有关。分析热边界层厚度的影响因素。热边界层厚度的主要影响因素有充气压力、工作频率、工质。研究表明充气压力越低热边界层越厚,工作频率越低热边界层厚度越厚,工质为空气、氮气、氦气时,氦气的热边界层厚度最大。