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)，同時保證第二回熱器(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)生熱聲效應的第二回熱器(102b)、用于向系統(tǒng)輸入熱能，同時保證第二回熱器(102b)與之接觸的平面恒定在相對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)，則單級行波熱聲熱機系統(tǒng)就轉換為雙級行波熱聲熱機系統(tǒng)。所述單級行波熱聲熱機系統(tǒng)的諧振管107(圖1)變?yōu)殡p級行波熱聲熱機系統(tǒng)的負載接管107(圖2)，所述單級行波熱聲熱機系統(tǒng)的反饋環(huán)路為雙級熱聲熱機系統(tǒng)的諧振環(huán)管。
[0043]圖2所示，所述的雙級行波熱聲熱機系統(tǒng)中包含兩級行波熱聲熱機單元，并與諧振管構成環(huán)形結構。首級行波熱聲熱機單元包含順次相連的用于冷卻氣體工質(zhì)，同時保證第一回熱器(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)生熱聲效應的第一回熱器(102)、用于向系統(tǒng)輸入熱能，同時保證第一回熱器(102)與之接觸的平面恒定在相對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)構成第一級行波熱聲熱機單元。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)以及負載108相連，可以通過改變負載接管107的長度調(diào)整系統(tǒng)與負載之間的匹配性。
[0044]次級行波熱聲熱機單元即第二級行波熱聲熱機單元，所述第二級行波熱聲熱機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)，同時保證第二回熱器(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)生熱聲效應的第二回熱器(102b)、用于向系統(tǒng)輸入熱能，同時保證第二回熱器(102b)與之接觸的平面恒定在相對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置通過法蘭(110)連接；
并在所述第二變徑管(112b)內(nèi)設置有調(diào)節(jié)閥(111);
通過控制調(diào)節(jié)閥(111)的開度能實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)壓力波與速度波相位的調(diào)整，同時控制系統(tǒng)輸出功率的大小。通過更換不同長度的諧振直管(109a、109c)，使得諧振管的總長度為I/4波長、1/2波長或3/4波長，從而實現(xiàn)對行波熱聲熱機系統(tǒng)頻率的調(diào)節(jié)。
[0045]本發(fā)明實施例中，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，同時保證回熱器(102、102b)與之接觸的平面恒定在室溫溫度下；
第一回熱器102及第二回熱器102b，是發(fā)生熱聲效應的主要部件；
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，同時保證回熱器(102、102b)與之接觸的平面恒定在相對高溫的溫度下；
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)和負載接管(雙級)107，用于輸出系統(tǒng)聲功以及連接負載108;
負載108，可為小功率發(fā)電機或熱聲驅動制冷機；
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)，同時還可決定系統(tǒng)聲場分布；
法蘭110，其作用是把每段管路連接成為一個環(huán)路，同時保證系統(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，同時控制系統(tǒng)輸出功率的大小；
變徑管112，其作用是在系統(tǒng)截面突變時起導流作用，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)、回熱器(102、102b)、加熱器(103、103b)提供一個載體，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)回熱器(102、102b)的長度。
[0047]較佳地，所述的熱端換熱器103與一中溫熱源相連接，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熱源相連接以形成室溫端。
[0048]回熱器102—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，使得回熱器102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，實現(xiàn)了熱能到聲功的轉換。首級熱聲熱機單元輸出的聲功在次級熱聲熱機單元的回熱器102處再次得到放大，放大的聲功沿著次級熱聲熱機單元的熱端換熱器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進入到第三級熱聲熱機單元，實際上就是首級熱聲熱機單元，如此循環(huán)并不斷從負載接管107輸出聲功，驅動負載108工作。
[0049]所述雙級行波熱聲熱機系統(tǒng)的熱聲核部分TAEl、TAE2(主室溫冷端換熱器101、回熱器102、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熱器中氣體工質(zhì)的振蕩速度，從而降低了回熱器中的粘性損失。
[0050]所述諧振管109和負載接管107的截面流通面積為每級熱聲核中回熱器102截面流通面積的1/4。這樣可保證回熱器102處在系統(tǒng)的高聲阻抗位置，同時也可減小諧振管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系統(tǒng)中的熱聲核單元，由主室溫冷卻器、回熱器、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)明實施例所述熱聲熱機熱聲核結構(TAE1、TAE2)，由第一主室溫冷端換熱器101、第一回熱器102、第一熱端換熱器103、用于調(diào)節(jié)回熱器長度的法蘭加厚墊123以及用于承載第一主室溫冷端換熱器101、第一回熱器102、第一熱端換熱器103，同時使得氣體工質(zhì)在密封環(huán)境下工作的熱聲核套筒114組成熱聲熱機第一熱聲核結構;裝配時，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;其次將第一回熱器102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，并與第一回熱器102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，每個一定長度的回熱器102對應一個一定長度的法蘭加厚墊123，通過這種方式可對行波熱聲熱機系統(tǒng)的回熱器長度進行離散性的調(diào)節(jié)。
[0053]如圖4所示，所述的法蘭加厚墊123具有互補型結構，一側能與M型凹凸面法蘭對接，另一側能與F型凹凸面法蘭對接，材料為不銹鋼。
[0054]如圖5所示，所述的熱聲核套筒114的長度大于主室溫冷卻器101、回熱器102和熱端換熱器103長度之和，具體長度根據(jù)回熱器的長度變化閾值而定。
[0055]本發(fā)明，所述熱聲核單元(主室溫冷端換熱器、回熱器、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