| 研究概要 |
本研究の目的は進行波音波を用いて逆スターリングサイクルを実行する高効率冷凍機の開発である.本年度は冷凍機の基本的なエネルギー変換のメカニズムを明らかにするために,冷凍機の装置形状が冷凍性能に与える影響を実験的に調べた.また,冷凍機の性能を計算する計算コードの開発も行った。
本研究で製作した冷凍機はループ状の管,ステンレスメッシュを積層させた蓄熱器,音響ドライバーからなる.蓄熱器は熱交換機で挟まれており,ループ状の管内に設置されている.実験では蓄熱器の設置位置と蓄熱器内の水力直径の二つをパラメータとして冷凍機の成績係数を測定した.なお,本年度は実験を簡略化するために大気圧空気を作動流体として用いた.測定の結果,蓄熱器設置位置,水力直径ともに冷凍機の成績係数に大きな影響を与え,それぞれに最適値があることが分かった.二つのパラメータを最適化したことで得られた成績係数は我々がこれまでに得た同形状の熱音響冷凍機の成績係数の2倍となった.
製作した冷凍機の性能をシミュレートする計算コードの開発も行った.計算コードでは線形化した流体力学の基礎方程式および,伝達行列法を用いた.開発した計算コードで実験と同様に蓄熱器設置位置,蓄熱器内の水力直径をパラメータとし冷凍機の成績係数を見積もった.得られた結果は実験結果と定性的に一致することが分かった.今後,実験結果と計算結果の比較検討を行い実験と計算の結果が定量的に一致するように計算コードの改良を行う.さらに改良した計算コードを用いて加圧気体を作動流体とした高効率冷凍機を設計し,実機を製作する予定である.
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