脉冲管制冷机交变流动动态特性数值研究：第一部分;基本方程和数值方法

针对脉冲管制冷机的特点建立了数值模拟模型，采用改进的数值模拟方法对脉冲管制冷机的内部交变流动，换热以及制冷过程进行了详尽的数值研究，得到了脉冲管制冷机内部各参数的动态变化，并分析了各动态参数变化对制冷机整机性能的影响。数值模拟分析与实验结果符合良好。该模拟方法从基本流动换热微分方程出发，尽可能多地考虑实际制冷机工作过程中的各种不可逆因素，包括实际气体的物性变化，各部件的流动阻力和传热损失。     

高频微型脉冲管制冷机的数值研究

利用数值方法模拟了高频微型同轴脉冲管制冷机内部气流交变流动和换热过程。给出了小孔型，双向进气型和多路旁通型脉冲管制冷机内部气流动态参数的瞬态变化。分析了各动态参数变化对制冷机整机性能的影响。     

脉冲管制冷机的整机二维数值模拟

利用FLUENT软件对脉冲管制冷机进行了二维轴对称数值模拟。和文献中实验的对比结果表明,模拟计算使用的数理模型是合理的,能够准确预报脉冲管制冷机的最低制冷温度。进而,对中科院自主开发的脉冲管制冷系统进行了数值研究,探讨了频率、充气压力以及振幅对脉冲管制冷机性能的影响。结果显示,对于一定尺寸的脉冲管制冷机有一个最佳运行频率,大振幅和相对较小的充气压力可以取得较好的制冷效果。     

300 Hz脉冲管制冷机特性研究

从实验和数值计算两个方面研究了1台工作频率为300 Hz的单级脉冲管制冷机的制冷特性.实验方面,验证了平均压力、入口压比、惯性管长度以及均流化元件对其制冷性能的影响,该制冷机在平均压力为3.96 MPa、入口压比为1.21时获得了79.6 K的最低制冷温度;数值计算方面,基于线性热声理论的模拟结果与实验结果进行了比较,以验证程序的有效性.     

10W/80K高频同轴脉冲管制冷机的实验性能

介绍了一款大冷量高频单级同轴脉冲管制冷机的基本结构、数值模拟和实验性能。其线性压缩机采用Redlich动磁式直线电机驱动,压缩活塞对置布置,使用板弹簧支撑和间隙密封技术,80 K温区工作时的电机效率在83%以上。膨胀机的蓄冷器和脉冲管为同轴型布置,这种结构使冷头与器件之间的耦合非常方便。使用数值软件对制冷机整机和调相部件进行数值模拟,并对模拟结果进行实验验证。对制冷机的运行频率和制冷性能进行实验研究,制冷机在210.3 W输入电功时能获得10 W/80 K的制冷性能,比卡诺效率为12.66%,运行频率为62 Hz,整机重量小于5.5 kg。     

脉冲管制冷机蓄冷器流动特性实验研究 第一部分：实验装置和数据处理系统

蓄冷器是脉冲管制冷机等回热式制冷机的关键部件，它性能的好坏直接影响到回热式制冷机的效率和性能。交变流动蓄冷器中的热量和动量传输及转换过程是一个十分复杂的传热学，流体力学及热力学问题。低温中心针对交变流动蓄冷器的特点建立了动态参数测试实验台。实验台可以模拟各种脉冲管制冷机的真实运行条件。针对50Hz的交变流动蓄冷器的阻力特性进行了系统的实验研究，第一部分介绍实验装置及数据处理系统。     

高频微型脉冲管制冷机的设计计算方法研究

通过对高频微型脉冲管制冷机的几何结构以及运行参数进行分析,介绍了一种理论计算与试验结合的脉冲管制冷机设计方法;由此设计了一微型脉冲管制冷机系统,并进行了试验,实验结果基本满足了设计要求。     

脉冲管制冷机内部交变流动过程实验研究第一部分实验装置与数据处理系统

鉴于脉冲管制冷机内部流动过程是复杂的动态交变流动,运行参数、结构参数和调相机构等对内部流动规律的影响还不是十分清楚,建立了脉冲管制冷机内部动态参数测试装置,介绍了实验系统的组成,测试设备和数据采集与处理方法.该实验台能准确测量蓄冷器入口和脉冲管热端的压力波和速度波,通过对它们的幅值与相位的分析,能够系统的得到各种因素对脉冲管制冷机内部流动状态的影响规律.     

大功率斯特林制冷机的整机数值模拟

应用低温制冷机整机模拟软件(SAGE)对一台"3LY—0.8/194"型斯特林制冷机开展了数值模拟研究,得到质量流率、工质压力以及声功、焓流等参数的变化规律,揭示了制冷过程中内部能量流的耦合作用关系。此外,基于回热器内工质的温度分布分析,发现该制冷机的部分回热器未得到有效利用,从而为即将开展的改进实验研究提供了思路。模拟结果显示该制冷机可以达到37.5 K最低制冷温度,在77.35 K能够提供1 044 W制冷量,输入PV功为9 416 W,相对卡诺循环效率达到30.2%。     

斯特林制冷机的数值模拟与实验验证

以微分置式制冷机为研究对象,采用节点分析法,数值模拟了制冷机内部的交变流动和换热过程,得出其内部压力,温度,流速等参数的动态变化规律,计算结果与实验结果进行了比较,压力参数,示功图均能较好地吻合。程序采用模块化结构,具有一定的通用性,该程序为微型斯特林制冷机的工程化应用研究提供了合理的设计依据。     

高频微型同轴非金属脉冲管制冷机几何尺寸优化的实验研究

寻找出能使制冷机达到最佳制冷性能的部件几何尺寸匹配规律,是脉冲管制冷机研制过程中的一个重要任务.以设计的高频微型同轴非金属脉冲管制冷机为例,在设定部分固定参数的条件下,通过实验得出了脉冲管和蓄冷器各自的最佳长径比,最佳的脉冲管与蓄冷器的空体积之比,所得实验结果可以作为该类型脉冲管制冷机的初设计依据.     

关于脉冲管制冷机中间补气法的讨论

用实验方法验证了小孔脉冲管制冷机“气体排出器”的存在,分析了“气体排出器”对制冷性能的影响,指出了改进小孔脉冲管制冷性能的途径.     

切换式脉管制冷机的性能分析

切换式脉管制冷机用于天然带压气源获取冷量，具有一定的优势。本文着重在理论数值分析上对其性能进行了研究，建立了切换式脉管制冷机的数学模型，对制冷机内部过程进行了数值模拟计算，并用实验验证数值分析的可靠性，计算结果揭主要结构参数和操作参数同性能指标的关系，理论数值分析的切换式脉管制冷机的进一步结构优化提供了具有重要的参考价值的依据。     

GM型脉冲管制冷机热力学损失分析

对GM型脉冲管制冷机及其旋转阀系统进行热力学分析，针对脉冲管内压力波为正弦波形的情况，推导出了制冷系数（COP）的理论公式，给出了COP的定量结果，并与斯特林型脉冲管制冷机进行了对比，结果发现，由于气体在旋转阀中的不可逆损失，使得压缩机功耗增大，降低了GM型脉冲管制冷机的COP，双向进气的效果取决了温降比，在较低的制冷温度（较大的TH/TL)时作用更加明显。     

GM/PT混合式制冷机二级蓄冷器的实验研究

二级脉冲管蓄冷器对GM／PT混合式制同制冷性能有较大影响。蓄冷器与脉冲管结构的布置形式对GM／PT混合式制冷机性能有着较大影响,蓄冷器体积与脉冲管体积之间存在着最佳比较,介绍了GM／PT混合式制冷机的结构和实验装置,分析了整机性能的影响因素,给出了不同结构与体积比下的实验降温曲线,并对实验结果进行了分析讨论。     

热端温度对直线型脉冲管制冷机的影响分析

基于一台单级直线型脉冲管制冷机,研究分析了热端温度变化对制冷机性能的影响关系.建立了一维数值模型,分析了高频脉冲管制冷机内部相关热力学参数随热端温度变化的关系,从而揭示了热端温度变化影响整机性能的作用机理.最后通过实验数据和模拟值的比较研究,验证了模型的准确性.     

脉冲管制冷机内部交变流动过程实验研究第二部分 实验结果分析与讨论

对一台小孔型脉冲管制冷机内部动态流动过程进行了系统的实验研究.在准确测量脉冲管制冷机蓄冷器热端和脉冲管热端的压力波和速度波曲线的基础上,对其进行傅里叶分析,得到波动曲线的基本参数,包括幅值和相位等.系统研究了各种条件和工况(包括运行频率、充气压力、小孔开度、压缩机出口压比等)对脉冲管制冷机内部压力波和速度波的幅值与相位的影响规律.实验结果对于脉冲管制冷机的机理理解、设计和调试有着重要的意义.     

脉冲管制冷的理论和实验研究

本文对脉冲管制冷机内部过程进行了深入的理论分析和计算,在此基础上建立了一个普遍适用于基本型、带小孔型和双向进气型脉冲管制冷机的理论模型。首次分析了脉冲管内气体的热力学非对称效应并提出了脉冲管内热粘层的概念,在此基础上揭示了脉冲管的复合制冷机制。建立了一个实验台并通过大量的实验系统地研究了各主要参数对脉冲管制冷机性能的影响,实验结果与理论计算结果相一致。     

脉管制冷机特征线数值分析方法

提出运用特征线方法数值计算脉管制冷机的内部流动，提出相应离散方法，数值计算方法和特征线边初值问题的处理方法。算例结合实验进行验证，并论述了脉管制冷机部流动特征线数值分析方法的数理意义。     

采用喷嘴结构的高效微型同轴脉冲管制冷机

首次介绍了一种采用对称喷嘴结构调相装置代替脉冲管和气库之间的阻力元件（小孔、毛细管或调节阀）的同轴脉冲管制冷机。理论分析和初步的实验研究表明，通过合理的喷嘴曲线设计，在相同功耗下，可进一步降低制冷温度，提高脉冲管制冷机的性能。