固体可以用作热量和声波相互作用的介质，就像流体为热声发动机和冰箱一样 - 导致无泄漏的机器可以保持更长时间。
泄漏系统有限公司设计如何设计依赖温度振荡和声波之间相互作用的热声器件。Purdue和Notre Dame大学的研究人员首次展示了热声学可以在理论上可以在固体和液体中出现，最近在美国声学学会的第175次会议上呈现他们的调查结果。
“虽然阶段仍然在其初期，但这种技术可能在恶劣的环境中特别有效，例如外太空，在机械工程斯文助理教授的MABIO SEMPLOTTI，MABIO SEMPLOTTI，机械工程教授。
热声学一直是流体中的已建立和良好的现象 - 无论是气体还是液体 - 几个世纪。“将热量施加到管道或腔内封闭的流体将导致在流体本身中传播的自发产生声波，”Purdue机械工程助理教授Carlo Scalo说。“这导致所谓的歌唱管或热声机。”
虽然流体已经历史上用于这些系统，但额外的建筑物含有流体并防止泄漏的额外步骤是麻烦的。这导致研究人员认为固体作为替代品。
“固体的性质更具可控，这可能使它们能够比流体更适合这些应用。我们需要首先验证这种现象，理论上是否存在于固体媒体中，“机械工程中的普渡大学研究生研究助理。
热声学使废热或机械振动能够转换成其他有用的能量。对于冰箱，声波产生热和冷的温度梯度。振动运动使冷区域更冷，热烈的区域更热。
发动机使用相反的过程：废热提供的温度梯度导致机械振动。
固态热声学最初似乎不太可能，因为固体比流体更为“稳定”，并且倾向于更容易地散发机械能，使得热量越难以产生声波。
研究人员开发了一种理论模型，证明薄金属棒可以表现出自持机械振动，如果温度梯度定期施加到杆的区段。这种平衡的不必要的机械能量耗散，并显示出像流体，当它们冷却时冷却并膨胀时的固体合同。如果固体收缩较少，当冷却并在加热时膨胀更多时，所得到的运动会随着时间的推移而增加。
还可以设计固体以实现所需的性能，以实现高热声学性能。“液体不允许我们这样做，”Semplelotti说。
空间的极端温度差异对于产生机械振动，可以在宇宙飞船上转换成电能。
“一个固态装置将使用太阳作为其热源和辐射到深度空间作为其冷源，”Semplelotti说。“这些系统可以无限期地运作，因为它们没有任何可能泄漏的运动或流体中的任何部分。”
研究人员仍然需要完成一个实验设置来验证这种设计理念，并更好地了解通过数学计算和建模所发现的固体热声学。
“此设备的可能的应用和性能在此目前仍处于纯粹猜测的领域，”Semplelotti表示。“但是这种现象存在，并且它有可能打开一些显着的方向，以设计热声器件。”
提交：航空航天+防御
