熱音響システムにおけるPhase Adjusterの音響特性に関する実験的検討

摘要

ループ管型熱音響システムにおけるエネルギー変換効率を向上させる手段として，Phase Adjuster(PA)と呼ぶ構造体を管内に設置する手法を提案している.本研究ではPAを用いたシステムのモデル化およびモデルに基づいた設計を可能とすることを目標に，基礎的な検討として，円筒管内の定在波音場におけるPAの音響的作用を検討した.円筒管部の2点で管内音圧を測定した結果から，熱音響システムの解析に用いられるRottの式により，PA前後の管内の音圧，体積速度，音響パワーの分布を算出した.この結果を，PAの線形モデルを用いて閉端音圧から算出した管内全体の分布と比較した結果，大振幅音場ではPAの線形モデルによる予測を超えた非線形な損失が顕著となり，粒子速度の3乗に比例して増加することがわかった.%For improving sound and thermal energy conversion efficiency of loop-tube-type thermoacoustic systems, we have proposed the use of additional structure placed in the tube, namely "Phase Adjuster" (PA). In this study, for the purpose of making it possible to design thermoacoustic systems using PA, acoustic characteristics of PA for standing-wave field in the closed-end circular tube was studied by experiments and analyses. Based on Rott's equations, distributions of sound pressure, volume velocity, and sound power flow were analyzed from measured sound pressure by two pressure sensor pairs for both circular-tube areas divided by PA. Comparing analyzed distributions with estimated total sound field, calculated by using a simple linear model of PA and measured sound pressure at the closed end, reveals notable nonlinear sound power loss by PA for larger sound amplitudes, which is proportional to the cubic of the particle velocity.