冷端气库型脉管制冷机性能分析

针对脉管制冷机由于没有低温下的调相部件，制冷量和效率尚需进一步提高的问题,提出了在脉管冷端增加冷端气库的新型脉管调相结构,从而将脉管低温端压力和流量相位调到最佳.该气库与脉管冷端通过管壁小孔或惯性管连接，能进一步产生与压力波同相的质量流量分量，以增强脉管制冷机的制冷性能.基于线性模型的分析结果表明，冷端气库大幅度增加了脉管制冷机的制冷量.如果冷端气库与脉管体积比大于一定值，则制冷机效率也将得到显著提高.     

新型热声发动机驱动的脉管制冷机实验研究

为完全消除低温系统中的运动部件,简化低温系统结构并提高其可靠性,对自制新型热声发动机驱动的脉管制冷机系统进行了实验研究.对热声发动机的性能进行了实验分析,确定出系统充气压力和制冷机的接口位置,将一台单级小孔型脉管制冷机接到系统中.通过调节小孔阀,对脉管制冷机性能进行了优化.结果表明,以氦气为工质,在充气压力为2MPa时,发动机单独运行时最大压比达1.19,驱动单级小孔型脉管制冷机获得了119K的低温,这为热声制冷机系统应用于天然气液化奠定了良好基础.     

液氦温区双小孔型二级脉管制冷机实验研究

介绍了自行研制的二级双小孔型脉管制冷机的基本结构,着重分析了第二小孔、结构参数对制冷机性能的影响,指出了进一步改进的方向． 实验表明,采用双小孔结构的二级脉管制冷机第一、第二级最低制冷温度分别达到４６ Ｋ 和３．０ Ｋ．     

液氦温区双小孔型二级脉管制冷机实验研究

介绍了自行研制的二级双小孔型脉管制冷机的基本结构,着重分析了第二小孔、结构参数对制冷机性能的影响,指出了进一步改进的方向.反复实验表明,采用双小孔结构的二级脉管制冷机第一、第二级最低制冷温度分别达到46K和3.0K.     

液氦温区分离型脉管制冷机性能影响因素

研制了一台高效率液氦温区分离型二级脉管制冷机，采用单压缩机和单旋转阀驱动该二级脉管制冷机.在实际输入功率为6.7 kW时，第二级最低温度达到了2.5 K，在4.2 K有590 mW制冷量；同时第一级在36.7 K有15 W制冷量.制冷机在4.2和40 K 2个温度上都能提供大制冷量，可以用于替代G-M制冷机冷却超导磁体、低温泵和电子器件等.通过实验，研究并分析了不同压缩机和旋转阀时序对分离型二级脉管制冷机性能的影响.     

热声发动机驱动的脉管制冷机模拟及实验研究

基于回热器计算软件REGEN3.2,通过数值模拟分别研究了热声发动机的频率、输出压比、充气压力以及脉管制冷机的回热器长度对热声驱动的脉管制冷机制冷性能的影响,并预测了该台脉管制冷机的最低制冷温度为45K.实验研究了不同工质、热声发动机输出压比、声功输出装置以及脉管制冷机回热器长度对脉管制冷机性能的影响.实验结果表明,热声驱动的脉管制冷机的优化方向为提高热声发动机的输出压比、降低频率以及适当提高充气压力,这与数值模拟结果吻合较好.实验采用氮气-氦气双工质并以亥姆霍兹共鸣器作为声功输出装置和声压放大器,行波型热声发动机驱动的单级斯特林型脉管制冷机获得了65K的最低制冷温度.     

35K两级高频脉管制冷研究：Ⅱ.实验验证

针对空间35K温区探测器的冷却需要,结合回热器数值计算软件REGEN3.2的计算分析,自行研制了一台第二级脉管采用低温惯性管和低温气库的热耦合型两级高频脉管制冷机.实验研究了充气压力、工作频率、输入功率等对第二级脉管制冷机性能的影响.实验得到35K下最佳充气压力为1.26MPa,最佳工作频率为40Hz,从而验证了理论计算结果.实验结果表明,在充气压力为1.26MPa,工作频率为45Hz,输入功率为135W的条件下,获得了27.4K的最低无负荷制冷温度;在充气压力为1.36MPa,工作频率为40Hz,输入功率为205W的条件下,制冷机在35K获得了0.45W的制冷量.     

参数受约束时线性模型的线性Minimax估计

考虑线性模型Y=β ε,Eε=0,Var(ε)=σ~2V,其中Y为n维观察向量,V≥0为已知n×n矩阵,β∈R~n,σ~2>0为未知参数,受椭球约束U={β:β′Hβ≤σ~2},H为已知n×n矩阵,C.R.Rao在[1]中给出了H>0时,p′β的唯一线性minimax估计,本文讨论了一般的非负定矩阵H≥0,H≠0的情况,也给出了p′β的唯一的线性minimax估计.     

管式蒸发冷却器的优化设计

管式蒸发冷却器在空调、化工、石油等行业中有着广泛的应用。本文首先根据最优化方法建立了管式蒸发冷却器优化设计的数学模型,并分析了约束条件的确定、优化变量的选取及模型的求解方法。然后针对某一算例,利用该模型分析了结构参数对管式蒸发冷却器冷却性能的影响。根据优化设计的结果可知：换热器的长度、宽度以及管间距变化时,目标函数有时呈现振荡性变化的规律。结构参数的取值原则应综合考虑材料费用、运行能耗以及冷却器的冷却能力。优化设计的结果可以为管式蒸发冷却器的设计提供参考,达到节约初投资及降低能耗的目的。     

管式蒸发冷却器的优化设计

管式蒸发冷却器在空调、化工、石油等行业中有着广泛的应用。本文首先根据最优化方法建立了管式蒸发冷却器优化设计的数学模型,并分析了约束条件的确定、优化变量的选取及模型的求解方法。然后针对某一算例,利用该模型分析了结构参数对管式蒸发冷却器冷却性能的影响。根据优化设计的结果可知:换热器的长度、宽度以及管间距变化时,目标函数有时呈现振荡性变化的规律。结构参数的取值原则应综合考虑材料费用、运行能耗以及冷却器的冷却能力。优化设计的结果可以为管式蒸发冷却器的设计提供参考,达到节约初投资及降低能耗的目的。     

The third type DC flow in pulse tube cryocooler

New phenomena discovered in the experimental research of the ultra-high frequency pulse tube cryocooler were presented. The cause of the new phenomena was analyzed and the third type DC flow was discovered in the pulse tube cryocooler. The third type DC flow not only deteriorated cooling capacity but also led to temperature instability of the pulse tube cryocooler. From the fluid network theory and the simple regenerator model, the root of the third type DC flow was concisely investigated in theory. The asymmetric resistance of oscillating flow in pulse tube cryocooler was the key mechanism of the third type DC flow. Some suppression methods were briefly discussed.     

广义线性系统全信息反馈调节问题完全参数化方法

提出了一种新的求解矩阵方程EΠS=AΠ+BKΠ+BL+P的完全参数化方法。应用该方法和广义逆的基本理论,在不要求系统具有正则性的前提下,给出了反馈增益阵K和L的完全参数化形式。该方法避免了求逆运算和导数运算,具有较好的数值稳定性,克服了以往方法中利用计算机求解的复杂性,给控制器的建立及多目标设计问题带来了极大方便。数值算例验证了本文方法的有效性。     

Attaining the liquid helium temperature with a compact pulse tube cryocooler for space applications

Recent breakthroughs in space science have motivated space exploration programs in many countries including China. Cryocoolers, which provide the mandatory low-temperature environment for many sensitive yet delicate space detectors, are crucial for the proper functioning of various systems. One benchmark for the cryocooler performance is attaining the liquid helium temperature. However, even with complex configurations and multiple driving sources, only a few cryocoolers to date can achieve this goal. Here we report a high-frequency pulse tube cryocooler(HPTC) driven by a single non-oil-lubrication compressor which is capable of reaching the liquid helium temperature while offering other advantages such as high compactness, excellent reliability and high efficiency. The HPTC obtains a no-load temperature of 4.4 K, which is the first realization of cooling below the4 He critical point with a gas-coupled two-stage arrangement. The prototype can provide a cooling power of 87 mW at 8 K, and 5.2 mW at 5 K with a 425 W input electric power, showing leading-level efficiency. Moreover, we demonstrate the ability of the cryocooler to simultaneously provide cooling power at different temperature levels to meet different requirements. Therefore, the prototype developed here could be a promising cryocooler for space applications and beyond.     

The research of the staggered lamination linear pulse launcher

This paper proposes a new type of pulse launcher that applies the principle of linear motors. The stator, viz. gun barrel, of the launcher has a new structure of one segment of iron core consisting of 3 staggered laminations. This structure is helpful in advancing the thrust force per volume. Based on introducing the structure and the working principles, this paper resolves the electromagnetic thrusting force and performs mechanical analysis and experiments on the sample launcher. The research shows that this launcher is simple and brushless structure with brief controlling.