Effets thermoacoustiques dans un régénérateur cylindrique
contenant un empilement de billes
P. Nikaa,*, M. Feidtb, M.X. Françoisc, Y. Baillya, F. Lanzettaa
aCentre de Recherche sur les Ecoulements, Surfaces et Transferts, CNRS UMR 6000, 2, avenue Jean Moulin, 90000 Belfort, France
bLaboratoired’EnergétiqueetdeMécaniqueThéoriqueetAppliquée,UMRCNRS7563,2av.de laForêtdeHaye,B.P.160,54504Vandoeuvre
lès Nancy Cedex, France
cLaboratoire d’Informatique pour la Mécanique et les Sciences de l’Ingénieur, CNRS UPR3251, BP 133, 91403 Orsay Cedex, France
Reçu le 6 mars 2003; reçu en forme révisée le 13 juin 2003; accepté le 23 juillet 2003
Résumé
La théorie de la thermoacoustique linéaire est appliquée à l’étude d’un régénérateur de machine Stirling ou de Tube à
Gaz Pulsé constitué par un empilement de billes contenues dans une enveloppe cylindrique. Les expressions des dif-
férentes amplitudes, pression, vitesse, température sont calculées, et en conséquence des résultats, la constante de temps
complexe ainsi que le schéma thermoacoustique équivalent du régénérateur sont introduits. L’expression du flux total
axial d’énergie est ensuite démontrée et les rôles de la constante de temps et des diverses impédances sont commentés.
Les variations axiales de ce flux d’énergie, qui correspondent aux échanges d’énergie avec l’extérieur sont exprimées en
fonction des différents phénomènes thermoacoustiques : relaxation thermique de l’énergie acoustique, effet de la vis-
cosité, sources/puits thermoacoustiques. Les résultats théoriques sont employés pour discuter le profil des températures
le long du régénérateur en régime pulsé.
# 2003 Published by Elsevier Ltd and IIR.
Mots clés : Refrigération ; Thermoacoustique ; Calcul ; Régénérateur ; Cycle ; Stirling ; Tube à pulsation
Thermoacoustical effects in a cylindrical regenerator filled
with a stack of beads
Abstract
Linear thermoacoustic theory is applied to study the regenerator of a Stirling machine or a Pu