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En anglais
Auteur(s)
-
Philippe NIKA : Professeur, université de Franche-Comté, CNRS
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La thermoacoustique est une discipline relativement jeune au carrefour de la thermodynamique, de la thermique et de l'acoustique. Elle offre des effets très variés basés sur l'interaction entre un fluide en écoulement oscillant et une paroi solide présentant une répartition de température donnée. Ces effets complexes trouvent déjà des applications concrètes dans le refroidissement et la liquéfaction des gaz ainsi que dans de nouvelles générations de convertisseurs d'énergie thermique en énergie électrique de la même classe que les machines de Stirling à apport de chaleur externe. Une caractéristique des systèmes thermoacoustiques réside dans le fait qu'ils ne nécessitent pas ou peu de pièces en mouvement, présentant de ce fait un intérêt indéniable sur des convertisseurs classiques.
Cet article est le premier d'une série consacrée à la thermoacoustique ; les suivants sont :
-
l'article Convertisseurs thermoacoustiques- Moteurs et générateurs[BE 8 061] consacré aux moteurs et générateurs thermo- acoustiques;
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l'article [BE 8 062] qui traite du dimensionnement et de la modélisation des systèmes thermoacoustiques ;
-
l'article [BE 8 063] qui décrit les réalisations et combinaisons de moteurs et refroidisseurs thermoacoustiques.
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Définition de l'effet thermoacoustique
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6. Fonction de transfert « acoustique » d'une ligne isotherme
L'intérêt de l'introduction des matrices ou des fonctions de transfert thermoacoustique des organes d'un circuit est évident pour procéder à la modélisation en vue de l'optimisation. La théorie développée précédemment permet aussi de caractériser un organe isotherme par sa matrice caractéristique Mdi . Ainsi, pour le cas de parois isothermes, soit BT ≥ 0, en négligeant la relaxation thermique 1/rT, et en posant pour admittance acoustique AU ≥ jωcu , avec Δ ≥ – 4CT ≥ 4ZUAU , on trouve finalement la matrice suivante :
( 95 )
Nous allons maintenant éclaircir la nature de ces fonctions de transfert thermoacoustique. Considérons un quadripôle de base constitué d'une impédance Z encadrée de deux impédances identiques Y ≥ 1/A disposées en parallèles Convertisseurs thermoacoustiques- Effet thermoacoustique[17] (figure 11a). Sa fonction de transfert est :
( 96 )
avec
( 97 )
et
( 98 )
Si on considère le produit de N fonctions de transfert...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ROTT (N.) - Thermoacoustics. - Advances in applied Mechanics, vol. 20, p. 135-174 (1980).
-
(2) - ROTT (N.) - Damped and thermally driven acoustic oscillations in wide and narrow tubes. - Zett. Fur. Angewandte Mathematic und physik, no 20, p. 230-293 (1969).
-
(3) - SWIFT (G.W.) - Thermoacoustics : a unifying perspective for some engines and refrigerators. - Fifth draft LA UR 99 895, 29 mai 2001.
-
(4) - SWIFT (G.W.) - Thermoacoustic engines. - J. Acoust. Soc. Am., 84(4) , oct. 1988.
-
(5) - SWIFT (G.W.) - Thermoacoustic engines and refrigerators. - Physics Today, 22-28 juil. 1995.
-
(6) - WHEATLEY (J.), HOFLER (T.), SWIFT (G.W.), MIGLIORI (A.) - Understanding some simple phenomena in thermoacoustics with applications to acoustical heat engines. - Am. J. Phys., 53 (2), p. 147-162, fév....
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