[科普中国]-行波热声热机

行波热声热机是指行波占回热器内声场主要成分的热声热机，对于行波热声发动机来说，其热力循环过程类似于斯特林循环，本身有着准静态平衡过程的优势，其热声转换的效率相对会比较高。

定义行波占回热器内声场主要成分的热声热机。

热声热机传统的热机是基于一定的热力循环，利用其机械运动实现对工作介质状态的控制，完成热能和机械能之间的转化。热声技术基于热声效应使得热能与声能之间能够实现相互转换，即在满足一定条件下可以将输入的热能转化为声能，产生热致声效应或声致冷效应，构成热声发动机或热声制冷机。基于热声效应工作的发动机和制冷机有着传统热机无法与之媲美的优点：（1）结构简单，无运动部件，系统稳定性高，使用寿命长；（2）工作介质主要为惰性气体，符合现代国际提倡的绿色环保理念；（3）可利用太阳能、工业废热等低品质热源驱动热声发动机，这些措施对提高能源综合利用的效率有着非常积极的意义。

在日常生活和国防事业中越来越多的运用到红外探测器、天然气液化、血液保存和磁共振成像系统超导磁体冷却、矿物磁分离，使得制冷与低温技术无处不在。随着空间技术、信息技术、生命科学等现代科学技术和工业技术的发展，对低温制冷机的性能要求越来越苛刻，需要更加环保、经济、高效的制冷技术。研究者一直致力于新型制冷系统的开发和改善，G-M型制冷机和Stirling制冷机在现代工业和空间技术得到了广泛的运用，分置式斯特林制冷机及脉管制冷机等制冷系统也成为了国内外学者研究的重点，但是上述制冷系统存在运动部件会产生磨损、不易密封，影响了制冷效率，降低了系统工作寿命。为了克服此类制冷系统的缺点，用热声发动机取代机械压缩机驱动脉管制冷系统是一种理想的方案。

研究进展1979年，美国GeorgeMason大学Ceperley等首先提出了行波热声发动机的概念；1998年，日本Yazaki等搭建的世界上第一台行波热声发动机，观测到了行波性质的热声自激振荡；1999年，Backhaus等设计的新型行波热声发动机热声转换效率达到了30%。

国内在行波热声发动机的研究领域同样达到了国际先进水平。2001年，中科院李青教授等建立高频行波热声发动机实现了高频（528Hz）和低频（76Hz）两个模态及其模态的跳迁；2003年，浙江大学邱利民等建立的氦气工质的大型行波热声发动机，获得了谐振频率为45Hz、压比为1.19的声波；2012年，中科院童欢等提出双作用行波热声热泵的流程，研究结果显示相对卡诺效率在59.7%~60.1%。

2003年，中科院罗二仓等建立的行波热声制冷机，工作频率57Hz，氦气工质压力3.1MPa，冷端温度达到了-20°，获得80W的制冷量，随后其行波型热声发动机驱动的行波制冷机，系统振荡频率67.5Hz，氦气压力为3MPa，冷端温度在-22°时获得了300W的制冷量输出；2012年，中科院杨卓等提出了一种新型热声制冷—双作用行波热声制冷机，从压比、效率等多角度考虑，该系统更适合行波热声制冷机的耦合工作，具有潜在的高效率。1

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学