空间机械制冷机的工程化研究现状

空间制冷技术是制约空间红外遥感技术发展的关键技术之一。随着红外遥感元件所需冷量的大幅提高，空间机械制冷机逐渐成为空间制冷的主力军。首先简单介绍国内外空间机械制冷机的工程化进展状况；并结合美国JPL实验室近十年关于机械制冷机的研究报告，概述在空间机械制冷机研制过程中需要重视和考虑的技术问题，有助于加快我国空间机械制冷技术的应用进程。     

ST型脉管制冷机的数值模拟

利用有限差分的数值模拟方法,建立了斯特林型脉管制冷机的数理模型,并编制了数值模拟程序.模拟结果表明该程序可以较好地描述脉管制冷机内部气流动态参数的瞬态变化情况,并揭示小孔阀、双向进气阀对制冷机性能的改善作用,为制冷机设计和改进提供依据.     

微型同轴脉管制冷机系统运行参数的优化及氢氦混合工质应用的试验研究

进行了微型同轴脉管制冷机系统运行参数的优化及氢氦混合工质应用的试验研究。系统运行参数的优化试验结果表明,不同的氢氦配比下,微型同轴脉管制冷机系统的最佳运转频率为15.5～17.2 Hz。随着系统平均压力的提高,最低制冷温度也随之下降,但变化幅度越来越小。气库小孔阀和双向进气阀均存在最佳开度,在试验系统中气库小孔阀最佳开度为70°,双向进气阀最佳开度为30°。同时,氢氦混合工质的试验结果表明,在其他运行参数不变的情况下,随着氢气摩尔分数的减少,系统最低制冷温度逐渐降低,当氢气摩尔分数小于20%时,系统最低制冷温度接近纯氦水平。在100～120 K温区,氢氦混合工质能提高系统的制冷量,当氢气摩尔分数为20%时,系统制冷量比纯氦时提高了13.5%～16.5%。     

改进的蒙特卡洛法加快空间辐射制冷器耦合因子的计算速度

耦合因子的计算是空间辐射制冷器热分析的基础,蒙特卡洛法是满足抛物面W型辐射制冷器耦合因子计算的有效方法.基于统计原理,蒙特卡洛法计算空间辐射制冷器耦合因子的缺点是计算时间较长.通过避免传统的迭代计算,加快了蒙特卡洛法计算速度.同时,采用改进辐射能束概率分布算法的蒙特卡洛计算精度同传统方法相当,并也随随机能束数的增加而提高精度.     

空间辐冷器耦合因子计算软件的开发

介绍了空间辐冷器耦合因子计算软件的开发原理、相应流程及运行结果，对于具有复杂表面的辐冷器，蒙特卡洛法是进行耦合因子计算的有效方法。基于上述原理所开发的计算软件，具有收敛快、精度高的优点，达到了实用要求。     

雾化方式对移动空调免排水能力及其性能的影响

现有移动空调中通常利用打水轮的离心雾化作用将冷凝水抛洒至冷凝器高温翅片上,受热蒸发后经排风管排出,但是其雾化能力有限,在高湿工况下仍需进行人工排水。研究提出了一种新的雾化方式（微孔高速射流撞击雾化/喷管雾化）,在高湿工况（t=27℃、RH=90%）下进行了免排水能力及移动空调性能测试,对比了打水轮雾化与微孔高速射流撞击雾化这两种方式对移动空调冷凝水排除能力及制冷系统的影响。结果表明,相较于不打水而言,采用喷管雾化制冷量增加了3.16%（打水轮1.77%）、EER增加了11.70%（打水轮6.62%）,能做到24 h不停机连续运行（打水轮6 h）。因此采用喷管雾化在提升整机能效和免排水能力方面更具优势。     

基于热声效应的多功能声波制冷系统的研制

在详细分析了热声效应的微观工作原理的基础上,结合有关温度、压力等参数测量与控制技术。完成了以天然工质——空气为制冷工质的声波制冷主机系统、电气控制系统、高精度动态测试系统和高速数据采集系统的研制与开发,最终形成了一套相对完整的多功能声波制冷测试实验平台。在实验系统的运行范围内,温度测量的准确度为0．5K,通道扫描数为50／s,压力测量的准确度为量程的0．1％,最大采样时间为3μs。大量的实际运行结果表明：新研制的多功能声波制冷实验系统性能稳定,测试结果可靠,利用该实验系统既可获得声波制冷各个参数间的动态关联特性,同时可以完成声波制冷的综合性能测试及优化对比实验,为声波制冷的理论研究和实用化进程提供可靠的实验数据。     

安装倾角对热声发动机性能影响的试验研究

为充分利用太阳能作为驱动热源,开展了驻波型热声发动机在不同安装倾角下热力性能的试验研究.试验结果表明,热声发动机的安装倾角对热声系统的起振温度、消振温度以及起振时板叠中的温度梯度等参数有着显著的影响,当系统中氮气压力为1.3MPa时,在试验的7种角度下.最高起振温度484℃,最低起振温度428℃,该特性为选择合适角度以降低系统起振温度提供了试验依据;而当系统稳定振荡时,安装倾角的变化对系统的压比和压力振幅等热力特性的影响较小,该特性为利用自动跟踪太阳能集热器在不同角度下驱动稳定振荡的热声发动机创造了有利条件.试验结果为设计太阳能驱动的热声发动机提供了试验依据.     

热声振荡可视化演示装置的研制及初步实验

介绍制作的2套可视化型的热声振荡演示装置。利用这2套装置不仅能更好地理解热声现象,而且据此能定性的分析热声振荡的特性和机理。     

ST型单级脉管制冷机的热力性能实验研究

对ＳＴ型单级脉管制冷机的进行了详尽的实验研究,获得了有关结构参数和循环参数对该制机性能的影响规律,并进行了讨论,实验结果对进一步脉管制冷机的机推进实用化进程提供了有益的基础。