太阳能发动机

近年来，行波热声发动机迫切需要向大功率及大功率密度的方向发展，然而传统型热声发动机由于上述问题的存在无法达到要求。2011年，受多缸斯特林发动机[[30]的启发，中科院理化所罗二仓等提出双作用型行波热声发动机，将多个相同的发动机基本单元通过谐振机构首尾相连而成。双作用是指谐振机构既可以接收上一个单元的声功，也可以向下一个单元提供声功。与传统型行波热声发动机相比，双作用型行波热声发动机取消了庞大的驻波型谐振管与反馈管，体积大幅缩小。同时利用多发动机单元组成多级系统，输出功率可以大幅度提高。所用的谐振机构可以是液体振子、直线电机及行波型谐振管(内部主要为行波声场)等。

2012年，中科院理化所李东辉等建立了一台气液双作用型行波热声发动机，将3台发动机单元连成环路，中间采用U型谐振管连接(图3o谐振管内为液体，发动机内为气体，环路内部形成气液藕合振荡，可充分利用气体的可压缩性和液体的惯性，在提升压力振幅的同时有效降低谐振频率。气液之间采用橡胶薄膜隔离，防止液体溢到发动机内。以1.SMPa的氦气为工质、加热量为1200W的实验条件下，压比高达1.45。然而，由于液体振子的惯性较大，系统在大振幅时振动较大，并且橡胶薄膜易破损，可靠性不高。

早在2007年，中科院理化所罗二仓便提出了在行波回路中可以任意布置多个发动机单元的构想，同时指出可以通过增大回热器面积，降低回热器内气体的振荡速度，进而提高回热器声阻抗、降低载性损失。但由于当时条件所限并没有设计实验样机，该设想也仅停留在理论阶段。2010年，荷兰的 Kees de Block设计制作了一台四单元声学双作用型行波热声发动机，其设计思路与罗二仓提出的设想类似，整个环路由4台完全相同的发动机单元

通过行波型谐振管连接。在验证试验中，当回热器两端温差为132℃时，系统输出到负载的最大声功为18W，实际热效率仅为2.74%。该系统中未设置抑制质量流的装置，也没有添加热缓冲管，限制了其向大温差、大功率方向的发展。 2014年，在之前的研究基础上，罗二仓等提出并设计了声学双作用型行波热声发动机它包含3个或多个行波热声发动机单元，单元之间通过细长的行波谐振管相连 。系统内设置了热缓冲管、次水冷器、质量流抑制元件等，可以显著提高效率。该系统不仅具有传统型行波热声发动机容易起振的优点，还具有双作用型行波热声发动机功率密度大的特点。系统工作频率主要由谐振管长度及行波热声发动机单元决定。同时，细长的谐振管也利于系统结构布置，可以提高系统的紧凑性及实用性。计算表明，3-6个单元较为适合应用:更少的单元数量会导致谐振管长度较大，损失较大;更多的单元数量将使得回热器处驻波分量增大，不利于高效热声转换。实验在不同的充气压力下，各发动机核心单元均可在100 0C以下起振，频率约为63Hz，最高压比接近1.3。

声学双作用型行波热声发动机兼具了传统热声发动机无运动部件、使用寿命长和斯特林发动机结构紧凑、功率密度高等优点，可以说是热声发动机发展过程中一次重要的突破和创新，具有较高的研究价值和实用价值，为热声热机的实用化应用开辟了新途径。

发动机冷却方式说明发动机冷却方式是风冷还是水冷。