順次相連的:與第二諧振直管(109c)連接的第二變徑管(112b)、用于冷卻氣體工質(zhì)，同時(shí)保證第二回?zé)崞?102b)與之接觸的平面恒定在室溫溫度下的第二主室溫冷端換熱器(101b)、用于發(fā)生熱聲效應(yīng)的第二回?zé)崞?102b)、用于向系統(tǒng)輸入熱能，同時(shí)保證第二回?zé)崞?102b)與之接觸的平面恒定在相對(duì)高溫溫度下的第二熱端換熱器(103b)、用于防止第二熱端換熱器(103b)與第二次室溫冷端換熱器(105b)直接接觸而發(fā)生熱短路現(xiàn)象的第二熱緩沖管(104b)、用于吸收因靜電導(dǎo)熱或瑞利聲流而未被完全消除的余熱的第二次室溫冷端換熱器(105b)，則單級(jí)行波熱聲熱機(jī)系統(tǒng)就轉(zhuǎn)換為雙級(jí)行波熱聲熱機(jī)系統(tǒng)。所述單級(jí)行波熱聲熱機(jī)系統(tǒng)的諧振管107(圖1)變?yōu)殡p級(jí)行波熱聲熱機(jī)系統(tǒng)的負(fù)載接管107(圖2)，所述單級(jí)行波熱聲熱機(jī)系統(tǒng)的反饋環(huán)路為雙級(jí)熱聲熱機(jī)系統(tǒng)的諧振環(huán)管。
[0043]圖2所示，所述的雙級(jí)行波熱聲熱機(jī)系統(tǒng)中包含兩級(jí)行波熱聲熱機(jī)單元，并與諧振管構(gòu)成環(huán)形結(jié)構(gòu)。首級(jí)行波熱聲熱機(jī)單元包含順次相連的用于冷卻氣體工質(zhì)，同時(shí)保證第一回?zé)崞?102)與之接觸的平面恒定在室溫溫度下的第一主室溫冷端換熱器(101)、用于發(fā)生熱聲效應(yīng)的第一回?zé)崞?102)、用于向系統(tǒng)輸入熱能，同時(shí)保證第一回?zé)崞?102)與之接觸的平面恒定在相對(duì)高溫溫度下的第一熱端換熱器(103)、用于防止第一熱端換熱器(103)與第一次室溫冷端換熱器(105)直接接觸而發(fā)生熱短路現(xiàn)象的第一熱緩沖管(104)、用于吸收因靜電導(dǎo)熱或瑞利聲流而未被完全消除的余熱的第一次室溫冷端換熱器(105)構(gòu)成第一級(jí)行波熱聲熱機(jī)單元。所述的第一次室溫冷端換熱器105與T型三通106相接、并順次連接用于傳遞氣體工質(zhì)的第一諧振直管(109a)、第一 U型彎管(109b)、第二諧振直管(109c)、與第二諧振直管(109c)連接的用于傳遞氣體工質(zhì)的的第三諧振直管(I 13)、第四諧振直管(109(1)、第二1]型彎管(1096)、第五諧振直管(1090、以及一段用于導(dǎo)流的第一變徑管(112)。所述的T型三通106的非環(huán)路支管與諧振管(107)以及負(fù)載108相連，可以通過改變負(fù)載接管107的長(zhǎng)度調(diào)整系統(tǒng)與負(fù)載之間的匹配性。
[0044]次級(jí)行波熱聲熱機(jī)單元即第二級(jí)行波熱聲熱機(jī)單元，所述第二級(jí)行波熱聲熱機(jī)單元也包括順次相連的:與第二諧振直管(109c)連接的第二變徑管(112b)、用于冷卻氣體工質(zhì)，同時(shí)保證第二回?zé)崞?102b)與之接觸的平面恒定在室溫溫度下的第二主室溫冷端換熱器(101b)、用于發(fā)生熱聲效應(yīng)的第二回?zé)崞?102b)、用于向系統(tǒng)輸入熱能，同時(shí)保證第二回?zé)崞?102b)與之接觸的平面恒定在相對(duì)高溫溫度下的第二熱端換熱器(103b)、用于防止第二熱端換熱器(103b)與第二次室溫冷端換熱器(105b)直接接觸而發(fā)生熱短路現(xiàn)象的第二熱緩沖管(104b)、用于吸收因靜電導(dǎo)熱或瑞利聲流而未被完全消除的余熱的第二次室溫冷端換熱器(105b);用于傳遞氣體工質(zhì)的與第二次室溫冷端換熱器(105b)相連的第四諧振直管(109d)、第二U型彎管(109e)、第五諧振直管(109f)、以及一段用于導(dǎo)流的第一變徑管(112)；
通過所述變徑管(112)連接至第一主室溫冷端換熱器(101);
在所述反饋環(huán)路的各部分連接處設(shè)置通過法蘭(110)連接；
并在所述第二變徑管(112b)內(nèi)設(shè)置有調(diào)節(jié)閥(111);
通過控制調(diào)節(jié)閥(111)的開度能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)壓力波與速度波相位的調(diào)整，同時(shí)控制系統(tǒng)輸出功率的大小。通過更換不同長(zhǎng)度的諧振直管(109a、109c)，使得諧振管的總長(zhǎng)度為I/4波長(zhǎng)、1/2波長(zhǎng)或3/4波長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)行波熱聲熱機(jī)系統(tǒng)頻率的調(diào)節(jié)。
[0045]本發(fā)明實(shí)施例中，第一主室溫冷端換熱器101及第二主室溫冷端換熱器101b，其作用是降低系統(tǒng)內(nèi)氣體工質(zhì)的溫度，同時(shí)保證回?zé)崞?102、102b)與之接觸的平面恒定在室溫溫度下；
第一回?zé)崞?02及第二回?zé)崞?02b，是發(fā)生熱聲效應(yīng)的主要部件；
第一熱端換熱器103及第二熱端換熱器，其作用是向系統(tǒng)輸入熱能，同時(shí)保證回?zé)崞?102、102b)與之接觸的平面恒定在相對(duì)高溫的溫度下；
第一熱緩沖管104及第二熱緩沖管104b，其作用是防止熱端換熱器(103、103b)與次室溫冷端換熱器(105、105b)直接接觸而發(fā)生熱短路現(xiàn)象；
第一次室溫冷端換熱器105及第二次室溫冷端換熱器105b，用于吸收因靜電導(dǎo)熱或瑞利聲流而未被完全消除的余熱；
T型三通106，其作用是用于連接諧振管(107)及反饋環(huán)路； 諧振管(單級(jí))和負(fù)載接管(雙級(jí))107，用于輸出系統(tǒng)聲功以及連接負(fù)載108;
負(fù)載108，可為小功率發(fā)電機(jī)或熱聲驅(qū)動(dòng)制冷機(jī)；
第一諧振直管109a、第一 U型彎管109b、第二諧振直管109c、第三諧振直管113、第四諧振直管109d、第二U型彎管109e以及第五諧振直管109f，其作用是傳遞系統(tǒng)內(nèi)氣體工質(zhì)，同時(shí)還可決定系統(tǒng)聲場(chǎng)分布；
法蘭110，其作用是把每段管路連接成為一個(gè)環(huán)路，同時(shí)保證系統(tǒng)的密封性；
調(diào)節(jié)閥111，其作用是用于調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)壓力波與速度波相位，同時(shí)控制系統(tǒng)輸出功率的大??；
變徑管112，其作用是在系統(tǒng)截面突變時(shí)起導(dǎo)流作用，防止產(chǎn)生較大的粘性損失產(chǎn)生；熱聲核套筒114，其作用是為主室溫冷卻器(101、101b)、回?zé)崞?102、102b)、加熱器(103、103b)提供一個(gè)載體，使氣體工質(zhì)在密封環(huán)境下工作。
[0046]法蘭加厚墊123，其作用是用于調(diào)節(jié)回?zé)崞?102、102b)的長(zhǎng)度。
[0047]較佳地，所述的熱端換熱器103與一中溫?zé)嵩聪噙B接，通過吸收熱源的熱量使得熱端換熱器103溫度迅速升高，形成高溫端。主室溫冷端換熱器101以及次室溫冷端換熱器105與一室溫或低于室溫?zé)嵩聪噙B接以形成室溫端。
[0048]回?zé)崞?02—端與熱端換熱器103(高溫端)相接，另一端與主室溫冷端換熱器101(室溫端)相接，使得回?zé)崞?02上形成一定的溫度梯度，在此溫度梯度的作用下，發(fā)生熱聲效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了熱能到聲功的轉(zhuǎn)換。首級(jí)熱聲熱機(jī)單元輸出的聲功在次級(jí)熱聲熱機(jī)單元的回?zé)崞?02處再次得到放大，放大的聲功沿著次級(jí)熱聲熱機(jī)單元的熱端換熱器103、熱緩沖管104、次室溫冷端換熱器105以及諧振管109輸出，并通過變徑管112進(jìn)入到第三級(jí)熱聲熱機(jī)單元，實(shí)際上就是首級(jí)熱聲熱機(jī)單元，如此循環(huán)并不斷從負(fù)載接管107輸出聲功，驅(qū)動(dòng)負(fù)載108工作。
[0049]所述雙級(jí)行波熱聲熱機(jī)系統(tǒng)的熱聲核部分TAEl、TAE2(主室溫冷端換熱器101、回?zé)崞?02、熱端換熱器103)、變徑管112以及熱緩沖管104的截面流通面積大于次室溫冷端換熱器105、負(fù)載接管107、諧振管109以及調(diào)節(jié)閥111的截面流通面積。較大的熱聲核TAEl橫截面積可以有效降低回?zé)崞髦袣怏w工質(zhì)的振蕩速度，從而降低了回?zé)崞髦械恼承該p失。
[0050]所述諧振管109和負(fù)載接管107的截面流通面積為每級(jí)熱聲核中回?zé)崞?02截面流通面積的1/4。這樣可保證回?zé)崞?02處在系統(tǒng)的高聲阻抗位置，同時(shí)也可減小諧振管106中氣體振蕩的粘性損失。
[0051]所述次室溫冷端換熱器105和調(diào)節(jié)閥111的內(nèi)徑與諧振管106的內(nèi)徑相等。
[0052]所述的行波熱聲熱機(jī)系統(tǒng)中的熱聲核單元，由主室溫冷卻器、回?zé)崞?、熱端換熱器、法蘭加厚墊以及熱聲核套筒組成。如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例所述熱聲熱機(jī)熱聲核結(jié)構(gòu)(TAE1、TAE2)，由第一主室溫冷端換熱器101、第一回?zé)崞?02、第一熱端換熱器103、用于調(diào)節(jié)回?zé)崞鏖L(zhǎng)度的法蘭加厚墊123以及用于承載第一主室溫冷端換熱器101、第一回?zé)崞?02、第一熱端換熱器103，同時(shí)使得氣體工質(zhì)在密封環(huán)境下工作的熱聲核套筒114組成熱聲熱機(jī)第一熱聲核結(jié)構(gòu);裝配時(shí)，首先將第一熱端換熱器103置入熱聲核套筒114中，由于第一熱端換熱器103工作時(shí)處在交變流體的振蕩環(huán)境中，故第一熱端換熱器103與熱聲核套筒114之間為過盈配合;其次將第一回?zé)崞?02置入熱聲核套筒114中，并與第一熱端換熱器103無縫接觸。然后將主室溫冷端換熱器101置入熱聲核套筒114中，并與第一回?zé)崞?02無縫接觸；最后加裝法蘭加厚墊(123)及法蘭墊片將系統(tǒng)密封。因此，每個(gè)一定長(zhǎng)度的回?zé)崞?02對(duì)應(yīng)一個(gè)一定長(zhǎng)度的法蘭加厚墊123，通過這種方式可對(duì)行波熱聲熱機(jī)系統(tǒng)的回?zé)崞鏖L(zhǎng)度進(jìn)行離散性的調(diào)節(jié)。
[0053]如圖4所示，所述的法蘭加厚墊123具有互補(bǔ)型結(jié)構(gòu)，一側(cè)能與M型凹凸面法蘭對(duì)接，另一側(cè)能與F型凹凸面法蘭對(duì)接，材料為不銹鋼。
[0054]如圖5所示，所述的熱聲核套筒114的長(zhǎng)度大于主室溫冷卻器101、回?zé)崞?02和熱端換熱器103長(zhǎng)度之和，具體長(zhǎng)度根據(jù)回?zé)崞鞯拈L(zhǎng)度變化閾值而定。
[0055]本發(fā)明，所述熱聲核單元(主室溫冷端換熱器、回?zé)崞?、熱端換熱器)、變徑管以及熱緩沖管的截面流通面積大于次室溫冷端換熱器、調(diào)節(jié)閥和