Mga Simulain ng mga Manggagaya

Ang mga makinang pang-ormoacoustic ay nagsasamantala sa isang kababalaghang unang inilarawan sa matematika noong ika-19 na siglo ngunit halos napagtanto lamang sa huling kalahati ng ika-20 siglo. Kapag ang isang temperature na temperature ay itinatag sa ibayo ng isang siksik na salansan ng mga magkakahanay na plato o isang butas na materyal (ang ⁇ stack ⁇ o ⁇ regenerator ⁇ ) na inilagay sa loob ng isang naka-tatak na dami ng gas, ang akustik na oscillations ay maaaring kusang malikha.Ang init na inilalapat sa mainit na panig ng salansan ay nagiging sanhi ng paglapad at pag-sa-sa-sa-tabi ng gas, isang na na na nagpo-gawa ng alon na nagpo-gawa ng alongang mekanikal na elemental.

Dalawang pangunahing pagsasaayos ang umiiral: ang mga nakatayo-wave at naglalakbay na mga makinang pang-wave. ang mga sasakyang pang-ibabaw-wave ay mas simple, na umaasa sa isang tubo na may isang salansan na may isang dulo. ang mga disenyong panglakbay-wave, tulad ng thermoacoustic Stirling engine, ay gumagamit ng isang feedback loop upang lumikha ng patuloy na daloy ng oscillatory, na nakakamit ang mas mataas na kahusayan sa pamamagitan ng paggaya sa thermodynamic cycle ng Stirling engine nang hindi nangangailangan ng respiritlerpler piston.Ang gas roiberfewriverplustplustplustplustplustplustplustplustplustplustplustplustption, argon, arigon, o airiment o airiment o airiment o airiment na isang o phyijicibleng o o o phytexicantexistibleng o cyclististic na may mga moment na malapit sa mga pamamaraangentistic na na

Paghahambing sa Tradisyonal na mga Propulsion Technologie

Ang mga sistemang kombensiyunal na propulsion ay nagsasangkot ng mga makinang pinaaandar ng gasolina, mga turbinang gas, at rocket na naka - turbo sa tuwirang mga panggatong na fossil upang lumikha ng presyon at init. Ang mga sistemang ito ay nagsasangkot ng high-temperature combustion chamber, masalimuot na mga treng balbula, umiikot na mga turbomachian, at masalimuot na mga sistemang pampalamig, na pawang apektado ng mga puwersang may kinalaman sa mga gulong, thermal stress, at pagod. Ang mga makinang pang - ibabaw ng kuryente, sa pamamagitan ng paghahambing, ay may naiibang mga disenyo na karaniwan nang iba't ibang arkitektura.

Ang mga efficiency na paghahambing ay nakasalalay sa mga kondisyong pagpapaandar. Ang mga modernong panloob na mga makinang combustion ay nagkamit ng pinakamataas na thermal efficiencies sa mga 40–45%, samantalang ang mga malalaking makina ng diesel sa dagat ay maaaring umabot sa 50%. Ang mga makinang Thermacoustic ay nakapagpakita ng mga efficiencies na higit sa 30% sa mga mode ng laboratoryo, at ang mga traveled-wave na disenyo ay nakarating sa 40% na may mga presperistensibong regenerators at mga transaksyon ng init. mas mahalaga, sila ay maaaring tumanggap ng init mula sa halos anumang mapagkukunang elementaryong elementaryong elementalsosocentral, mga prosesong nukleyar, mga modernal, mga prosesong pang-ebolalista, mga modernal na nangangailangan ng mga prosesong pang-ebolatropidensikulo o mga prosesong pang-ebolus.

Mga Pangunahing Pakinabang sa Detalye

Binabawasan ang Kasalimuutan ng Mekanika

Dahil sa kakaunti o walang gumagalaw na mga bahagi sa mainit na bahagi, inaalis ng mga makinang thermoacoustic ang mga bigong mode na karaniwan sa mga kombensiyong makina: ang balbulang padikit, ang piston ring ay nagsusuot ng pagod, at ang talim ng turbina ay gumagapang. ito ay nagsasalin ng mas matagal na mga pagitang pang-tensiyon at mas maaasahan sa mga hindi napapasok o malalayong aplikasyon gaya ng mga space probe, mga submersible sa malalim na dagat, o mga istasyon ng kuryenteng artiko.

Pagiging Madaling makibagay at mga Pakinabang sa Kapaligiran

Dahil sa ang pagpapainit ay nagmumula sa isang panlabas na pinagmumulan, ang makina ay nai - decoup mula sa proseso ng gasolina.Ito ay maaaring umandar sa init ng araw, enerhiyang geothermal, matapang na init mula sa mga hurnong industriyal, o maging sa mga radioisotope thermoelectric generator. Kapag ang gasolina ay ginamit, ang combustion chamber ay maaaring gawing bukod para sa mababang emisyon, gamit ang mahinang pagkasunog, walang - apoy na oksidasyon, o pagbihag ng carbon. Ang makinang akustik ay hindi gumagawa ng tuwirang embus; tanging ang pinagmumulan ng init ang gumagawa nito.

Tahimik na Pagkilos

Ang akustikong oscillations ay lumilikha ng tunog sa isang frequency o sa isang makitid na banda, na maaaring madaling matupi o magamit pa nga. di tulad ng malawak na ingay ng reciprocating engines o high-speed turbines, ang mga thermoacoustic engine ay likas na tahimik, isang pangunahing kalamangan para sa mga submarino, electric vehicle range extensions, o urban power roleurth.

Pagiging Mahilig sa Ispila at Pagiging Modular

Ang pisika ng thermoacoustics ay may pagsang - ayon sa isang malawak na sukat. Ang mga aparatong Microscale ay maaaring gumawa ng mga watt ng lakas para sa nabibitbit na elektronikong mga aparato, samantalang ang multi - multi - analogegawat na mga instalasyon ay naisip para sa industryal na mga elektrikong panahon.

Nagsasamang mga Pakinabang sa Propulsion Systems

Pagdami ng Lugar

Ang tradisyonal na mga sasakyang pangkalawakan ay umaasa sa kemikal na mga rocket o mga tagatulak ng ion, na kapuwa may mataas na espesipikong simbuyo ng damdamin subalit nangangailangan ng malalaking tangkeng propellant.Ang mga makinang Thermacoustic ay maaaring isama sa mga radioisotope heater o sa mga nag - uusli ng enerhiya mula sa araw upang lumikha ng maliliit na antas ng pagtulak sa istasyon, mga pagbabago sa orbit, o mga misyong interplanetative Cubesat. Ang kawalan ng gumagalaw na mga bahagi sa mainit na sona ay nakababawas sa panganib ng pagbagsak pagkatapos ng mga taon ng operasyon.

Aviation

Sa eroplano, ang mga makinang thermoacoustic ay maaaring magsilbi bilang mga yunit ng kuryente (APU) o bilang mga range extension sa hybrid-electric propulsion architecture. sa pamamagitan ng pagsunog ng mga hindi naaaaksiyong gasolinang abyasyon sa isang panlabas na suklayustor, ang makinang akustika ay nagpapatakbo ng isang generator na nag-aaalsa ng mga batirya o mga powers na de-kuryente. Ang mababang pagyanig at antas ng ingay ay kaakit-akit para sa mga sasakyang panghimpapawid sa lungsod. ang ilang mga programang pang-edukasyon sa Europa ay nag-inspeksiyon ng magaang na thermoacoustic generator para sa mga funspor.

Pagdami ng mga Marine

Ang mga bapor ay pangunahing mga kandidato sapagkat ang mga pagbabawal sa ingay ay hindi gaanong matindi at ang init ng basura mula sa pangunahing makina ay maaaring makuhang muli. Ang isang thermoacoustic undering cycle ay maaaring magpataas sa kabuuang kahusayan sa pamamagitan ng paggawa sa usok na maging auxiliary na lakas para sa mga bomba, elektroniko, o maging sa mga daanan ng propeler ay tumutulong. Ang kakayahan na sunugin ang mabigat na langis ng gatong, LNG, o ang mga biofuel sa hinaharap nang hindi binabago ang makina mismo ng init na samplifies na nagreresulta bilang mga regulasyon.

Transportasyon sa Ilalim ng Lupa

Para sa mga trak, tren, at sa mga sasakyang pang-ebolusyon, ang mga thermoacoustic generator ay maaaring humalili sa mga karaniwang alternator o magbigay ng kakayahang mag-eempleo, mga sistemang haydroheniko, at kontrol ng klima ng cabin. Sa mga treng hybrid, ang makina ay maaaring tumakbo sa patuloy na optimikong karga samantalang ang electric drive ay humahawak ng mga sukdulang pangangailangan, na binabawasan ang pagkonsumo ng gasolina at mga emisyon. Ang mga sistemang prototype sa mga platapormang pangmotoryo ay nagpakita ng mga reserba ng gasolina na 15–20% kapag ginamit bilang mga aparatong pang-astritritrikatoryo ng init.

Kasalukuyang mga Hamon at mga Tagubilin sa Pananaliksik

Sa kabila ng matinding mga pakinabang, ilang teknikal na mga hadlang ang dapat mapagtagumpayan bago maging pangkaraniwan ang thermoacoustic propulsion.

Destansiya sa Kapangyarihan

Ang akustikong densidad ng enerhiya ng kasalukuyang mga makinang thermoacoustic ay karaniwan nang mas mababa kaysa sa kasinlaki ng panloob na mga makinang pinaaandar ng gasolina o mga turbina. Ang gumaganang gas ay dapat na mag - alis ng init sa mga lugar na may malalaking bahagi sa ibabaw, anupat pinalalaki ang bakas ng paa.

Disenyo ng "trimmer Exchanger "

Ang pagsasagawa ng isang thermoacoustic engine ay nakasalalay sa bisa ng mainit at malamig na mga heat exchanger nito.[kailangan nilang ilipat ang malaking halaga ng init na may kaunting presyon at thermal inertia. ang mga makabagong pamamaraan sa paggawa ng aditibo ay nagbibigay-daan ngayon sa paggawa ng mga kompuwesto ng masalimuot na mga istrakturang lattice na nagpapabuti ng paglipat ng init habang binabawasan ang timbang.Ang Los Alamos National Laboratory ay naglathala ng mga panuntunang disenyo para sa siksik na mga heat exchanger na na na na na nagpapalakas sa kahusayan ng makina ng 10–15%.

Materyal at Magastos

Ang mainit na heat exchanger at salansan ay dapat na tumagal sa mataas na temperatura (karaniwan nang 500–1000 °C) at paulit-ulit na thermal bicycle.Ang mga inexpensive stainless steels ay sapat para sa mababang surfisory alloy at thermal barrier revival revival, ngunit ang mga aerospace at space applications ay nangangailangan ng superalloy o seramiks, na tumataas ang halaga. Ang pananaliksik ay nagpapatuloy sa refruity alloy at thermal barrier na maaaring magpahaba ng buhay habang binabawasan ang parasitomy heat loance.

Kawalan at Kapansanan ng mga Autostetiko

Ang paglalakbay sa mga butas ng calcoustic anvoloss sa resonator tube at sa salansan ay sumisira sa kahusayan ng pag - andar.

Ang Landas Pasulong

Mahalagang pagsulong ang nagawa mula noong 2010s.CSCREMSCE gaya ng Etalim (Canada) at SoundEnergy (Netherlands) ay komersiyal na nag - alok ng mga kagamitang thermoacoustic para sa pagbawi ng init ng tubig at ng mga solar calclass thermoacoustic generators, na nagtamo ng mga antas ng kuryente sa industriya.

Habang bumababa ang halaga ng paggawa at bumubuti ang kakayahan, ang unang produksiyon ng mga sistema ng paggawa ng thermoacoustic propulsion ay maaaring lumitaw sa UAV at maliliit na satelayt sa loob ng limang taon, na may mas malalaking kagamitan sa dagat at riles kasunod ng isang dekada. patuloy na pagsulong sa paggawa ng mga produktong may halong makina, mataas na materyales sa paggamit ng mga makina, at ang akustik na pagmomodelo ay magpapabilis sa pag - aampon.

Pagsasaayos

Ang mga makinang pang - araw - araw ay nagbibigay ng malaking kakaibang paraan upang gawing mekanikal na trabaho ang init, isa na umaasa sa mga along akustik sa halip na umiikot o nag - iimbento ng makinarya. Bagaman ang kanilang simple at madaling pagkuha ng enerhiya, ang pag - aayos ng mga ito ng gasolina, mababang emisyon, at tahimik na operasyon ay nagpapangyari sa mga ito na maging lubhang kaakit - akit para sa mga sistema ng propulsion sa hinaharap na mga sistema sa kalawakan, ang hangin, lupa, at dagat ay nananatiling mga hamon, ang aktibong pananaliksik at ang pagpapaunlad ng inhinyeriya ay patuloy na nagsasara sa puwang ng karaniwang mga teknolohiya.