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aqua8384

有人知道热声学的吗?

多情清秋

热声学的简介
     我们知道，声波在空气中传播时会产生压力及位移的波动。其实，声波的传播也会引起温度的波动。当声波所引起的压力、位移及温度的波动与一固体边界相作用时，就会发生明显的声波能量与热能的转换，这就是热声效应。
    根据能量转换方向不同可将热声效应分为两类：一是用热来产生声，即热驱动的声振荡；二是用声来产生热流，即声驱动的热量传输。其相应的实际应用机械装置分别为热声压缩机和热声制冷机。热声压缩机和热声制冷机在原理上是一致的，只是由于某些参数不同而导致了运行结果的迥异。
    人们在很早以前就发现了热声效应。1777年,Higgins在实验中发现：当把氢焰放到一根两端开口大管子的适当位置时会在管子中激起声波振动。由此演化而来的Rijke管现在已经在大学课堂上广泛用作演示热声效应的装置了。另一种较早的热声装置Sondhauss管也是在十九世纪就提出来了。它与Rijke管的不同之处在于它是在一根只有一端开口的管中利用热声效应来发出声音的。
    1878年，Rayleigh首先给出了热声振荡现象定性解释，他指出：对作声振动的介质，若在其最稠密的时候向其提供热量，而在其最稀疏时从其中吸取能量，声振动就会得到加强(热能转变为声能)。反之，若在其最稠密的时候从其中吸取热量，而在其最稀疏时向其提供能量，声振动就会得到衰减(声能转变为热能)。这就是所谓Rayleigh准则。
    现代实验热声学最重要的发展之一是美国新墨西哥大学的Carter教授和他的研究生Feldman在1962年对Sondhauss管进行的改进。
    1986年，Hofler在他的博士论文中设计并制作了一实验热声制冷机。
    国内对热声理论的研究刚刚起步，中科院，华中理工大学，上海同济大学，浙江大学都建立了制冷和低温研究所。在热声压缩机和热声制冷机方面都有相应的实验研究并取得了一定的成果。
    近来，美国在提高热内燃机效率水平的研究方面取得了进展，这表明商业化热声学装置将在不久后被广泛应用。
    据介绍，热声学发动机和电冰箱内的声波能够取代传统机器内部的典型机构--活塞及曲柄。在过去的20年中，物理学家和工程师们曾致力于一系列不使用摆动活塞、油密封或润滑剂的热发动机和压缩驱动电冰箱的研究。
    这些所谓的热声学装置利用其内部的声波反射把热能转化为机械能，或将机械能转化为热能。这类机器可用于发电或提供制冷和空调。由于热声学装置使用惰性气体作为"工作液"，因而它们不会对环境造成影响，比如破坏臭氧层，产生"温室效应"使全球变暖。而以往的空调设备制冷剂却含有CFC及HFC等有害物质。