液氦温区G—M型制冷机冷头换热器的分析与讨论

液氦温区Ｇ—Ｍ型制冷机冷头换热器的分析与讨论中国科学院低温技术实验中心龚领会，张亮由于小型回热式气体制冷机的结构限制，制冷机冷头换热器的传热面积通常比较小，且其传热机制为单相流体的对流换热。因此，冷头换热器的ＮＴＵ值较小，这就使得这类制冷机只能允许输...     

新颖热压缩气体回热式微型制冷机

热压缩气体回热式制冷机亦称VM制冷机,系按维勒米尔(Vuilleumier)循环,即将斯特林(Stirling)热动力循环与斯特林制冷循环结合起来的闭循环低温制冷机。VM制冷机一般有高、中、低三个温度区域,在热端输入热能,使工质高温压缩,而在低温膨胀制冷,同时在中温区排出全部热量。不同于通常工质容积变化的机械式压缩,VM制冷机采用气体热     

线性斯特林制冷机分层回热器优化设计与实验

回热器为回热式低温制冷机的主要部件之一,其结构直接影响制冷机的性能。本文分析了分层填充回热器对制冷机性能的影响,在此基础上,结合回热器模拟软件REGEN3.3的仿真结果,设计了线性斯特林制冷机的分层填充回热器结构,并做了实验验证。实验结果表明,回热器采用适当的分层方式能大幅度提高制冷机的性能。该制冷机与优化前相比,降温速度提升了14%,整机效率提高了37.5%。     

微型机械制冷机污染机理及控制技术

有效的污染控制是影响微型机械制冷机长寿命运行的关键因素．本文首先分类阐述了机械制冷机内各污染源的产生,然后用直接模拟蒙特卡罗方法与传质扩散方程对制冷机内部管道污染气体的传输扩散进行仿真建模,最后分析了污染气体在蓄冷器的凝结吸附以及其它因素对制冷机性能的影响,并介绍了机械制冷机的污染控制技术以及寿命预测。     

激光表面重熔过程中流体流动和传热的数值模拟

在PHOENICS软件基础上开发了模拟激光表面重熔过程温度场和速度场的数值程序 ;温度场和速度场的计算采用了固定网格及处理熔化和凝固问题的一般源项方法 ;移动热源引起的能量和动量变化分别作为附加源项构建控制方程组 ,采用控制容积积分法对控制方程进行离散和求解 ;对铝合金激光表面重熔过程中的传热、相变及流体流动问题进行了三维非稳态的数值模拟研究。     

半导体器件模拟技术的研究

主要介绍了半导体器件模拟中常用的HD模型与DD模型和三角网格划分的常用算法。以泊松方程为例，简要说明了如何在三角网络上离散化方程。同时，介绍了几种求解非线形方程组常用的数值方法。     

新型丙纶纤维填充式回热器单级脉管制冷机性能实验研究

回热器作为回热式低温制冷机的关键部件,其填充介质对整体性能影响很大。采用丙纶纤维作为回热器新型填充介质,对单级脉管制冷机进行了试验研究。对丙纶微尺度空间结构及物理性能进行了分析,基于充气压力分别为3.5 MPa/3.0 MPa/2.8 MPa/2.5 MPa/2.0 MPa/1.5 MPa的工况下,进行了降温性能、频率性能、制冷性能试验,获取了最低制冷温度,最佳工作频率及最大比卡诺效率。研究结果表明,充气压力对丙纶填充回热器的制冷机整体性能影响较大,工作频率的影响不是很明显。最终获得了最大比卡诺效率9.46%@170 K/10.06 W/77 W,最大制冷量为5.47 W@120 K/2.5 MPa、12.02 W@150 K/3.0 MPa、16.49 W@170 K/3.0 MPa,并获得了96.4 K的最低制冷温度。     

双曲两步模型下金属薄膜的热行为

从双曲两步热传导模型出发,运用数值差分法求解了微尺度条件下热传递问题。利用特征值法对耦合的能量方程解耦,得到一组控制薄膜中的热波传播的特征方程,对特征方程组运用Godunov格式进行离散得到特征方程组的解。通过特征方程和原控制方程之间的关系,得到薄膜的温度响应并运用这种方法求解了薄膜的激光加热问题,揭示了在短脉冲激光加热条件下薄膜中热传递的波特性以及金属薄膜中电子气和晶格温度的非平衡态特征。     

焦平面探测器用集成式斯特林制冷机数值模拟计算

对焦平面探测器用集成式斯特林制冷机进行了数值模拟计算,在计算模型中加入了流动阻力,同时对如此小尺寸的制冷机进行了测试。数学模型的建立完全按照真实的斯特林制冷机结构。整个制冷机分为13个控制容积,每个控制容积都建立了质量、动量和能量守恒方程。计算程序用Visual C＋＋和MATLAB编写,这些基本方程通过反复迭代求解。通过本计算模型与其它经典计算模型的比较,本模型更接近真实的斯特林制冷机工作情况,数值模拟计算的压力、和制冷功率等工作性能参数,与制冷机的实验测试的数据进行了对比。计算程序已用于新型号集成整体式制冷机的设计计算。     

狭缝调相式分置斯特林制冷机理论模型与模拟

自从分置式斯特林制冷机出现以来,工程设计对可靠的整机理论模型有着迫切需求。给出狭缝调相式气动分置式斯特林制冷机热动力学模型及控制方程,直线压缩机采用了绝热模型,压缩活塞的运动规律采用了试验修正,模型中考虑了活塞驱动电机运动特征和回热不完全、轴向导热、穿梭运动、气体泵热、辐射等主要冷损,排出器运动采用单自由度强迫运动模型,并运用数值计算方法模拟整机性能。该模型可用来对整机性能进行预测并帮助设计者深入理解整机物理过程。     

系统矩阵表示的电磁场时域计算方法

为了进一步提高电磁场数值计算效率,把数字信号处理技术和计算电磁学的时域有限差分方法相结合,按照信号与系统理论的概念把求解区域看作一个线性系统,从有源区域的麦克斯韦方程组对称形式出发,推导了离散的时域差分方程组,给出了电磁场求解区域的系统矩阵表达形式.分析了求解差分方程组迭代过程的系统框图,以满足数字信号处理的形式要求.对空域上的微分算子进行矩阵分解,把无条件稳定的电磁场时域离散方程组,通过时间交错迭代格式来处理,给出无条件稳定的方程组的系统矩阵形式,实现电磁波传播过程的模拟.最后,通过一维高斯脉冲的传播、低通滤波器以及紧凑型带阻滤波器的仿真,验证了这种系统矩阵方法的有效性.     

切换式脉管制冷机的数值分析

切换式脉管制冷机的数值分析西安交通大学低温教研室王晓新，边绍雄本文指出，切换式脉管制冷机用于天然带压气源具有一定的优势，同时鉴于以前的学者对此机型的研究工作大多局限在实验范畴，因而作者建立了切换式脉管制冷机的数学模型，并对其内部过程进行了数值模拟计算...     

平行导线任意阵列电磁散射高阶解研究

推导了平行导线任意阵列电磁散射边值问题的高阶解,利用矩量法给出了该问题离散空间对应的线性代数方程组.通过数值仿真和互易定理检验了该方法的有效性,同时表明考虑高阶解在平行导线任意阵列雷达散射截面高精度预估中的必要性.     

动磁式线性斯特林制冷机仿真分析

动磁式线性斯特林制冷机是目前国际上比较流行的战术用长寿命微型斯特林制冷机.以昆明物理研究所的SCI15H动磁式线性斯特林制冷机为研究对象,对制冷机的板弹簧、磁路和热力学循环进行了仿真分析.分析方法采用了FEM(有限元法)和CFD(计算流体力学)分析方法.热力学分析'模拟了制冷机的内部流动情况和制冷量,磁路分析计算了线圈的磁感应强度和磁力线分布,板弹簧分析给出了弹簧应力分布和弹簧刚度.     

用Levenberg-Marquardt法进行二维介质重构

对于在TM柱面波、平面波简谐波照射下,接收装置采用线状、环状装置,在有约束和没有约束情况下的目标重构,从散射的积分方程出发,采用矩量法离散该积分方程,对所得的非线性方程组采用Levenberg-Marquardt方法求解,其中对正则化因子,即阻尼因子的选取采用修正的Feltcher算法。数值结果表明该方法可以减少求解方程组的病态性,具有较好的收敛性。比较数值仿真结果,给出二维介质重构的实验设置方法。     

光学厚柱对称等离子体光谱诊断的分段线性插值解法

本文对光学厚柱对称等离子体提出了一种用分段线性插值法计算径向发射系数的数值方法,并通过数值例子与Young迭代法作了比较,结果表明,本文的插值法是精确可靠的。它将广义Abel方程离散化为一个系数矩阵是上三角矩阵的线性代数方程组,求解特别简单,省机时。     

二维色散介质光子晶体的能带结构求解问题研究

给出了一种计算二维色散介质光子晶体能带结构的方法，研究二维色散介质光子晶体的特性。考虑色散光子晶体，即介电常数ε=ε (ω)与频率ω相关，求解一个非线性特征值问题得到能带结构。首先，基于光子晶体电磁波传播的控制方程组推导出变分形式，对离散以后的非线性问题选择合适的解作为初始值，基于牛顿法对不同的波矢k值求解该非线性问题，获得色散关系ω(k)，从而得到光子晶体的能带结构分布。基于数值方法，求解了几种不同的色散介质光子晶体在横电（TE）、横磁（TM）模式下的能带结构，数值结果表明该方法是有效的。     

位积分方程组矩量法用于精确计算非均匀介质柱的电磁散射

位积分方程组的主要特点是以电磁位为未知函数,这些未知函数在具有不同电磁参数的介质分界面处是连续的,因而在矩量法的实现过程中能够非常方便地应用高阶插值基函数来展开未知函数,以便获得高精度的解。但是,经典的点匹配方案使该模型的数值稳定性较差。本文用位积分方程组矩量法模型计算任意截面非均匀介质柱的电磁散射,采用三角形离散方案和高阶插值基函数,在测试过程中应用新提出的测试方法,克服了原位方程组矩量法模型的数值不稳定性。对矩量法矩阵中自阻抗元素的奇异性处理方法也作了详细介绍。文中提供的数值结果表明,该方法是精确、稳定的。     

基于定子隔离技术的旋转集成式斯特林制冷机的优化研究

以一款制冷量为04W/77 K的小型化旋转集成式斯特林制冷机为研究对象,优化其结构,将定子隔离技术应用于该款制冷机中。优化后的制冷机避免了定子外壳玻璃-金属封接处气体泄漏的风险,同时也降低了制冷工质气体污染导致制冷机失效的可能性。通过制冷机与探测器联试数据,表明该样机性能可满足红外探测器组件应用需求,达到了预期优化研究目的。     

1985年以来低温制冷机的研制和应用（节译）：美国国家标准技术研究所Ray Radebaugh

大约从1985年开始，低温制冷机取得许多重大的新进展，使制冷机在效率、寿命、紧凑性和最低极限温度方面均有较大的突破。如电力能源的高温超导体，卫星用红外探测器、核磁共振成像（MRI）系统的超导磁体冷却，低温外科手术，以及医学、工业和空间应用的小型气体液化。本文揭示各种类型低温制冷机的新的进展，如何提高制冷机的性能来满足一些新的应用。