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4 K大冷量GM型脉冲管制冷机

物理学报 2023年第19期72卷 70-77页

作者：刘旭明潘长钊张宇廖奕郭伟杰俞大鹏南方科技大学量子科学与工程研究院深圳518055 深圳国际量子研究院深圳518048

液氦温区GM型脉冲管制冷机由于具有大冷量、低振动、高可靠性等优点,在凝聚态物理、量子计算等前沿领域具有重要应用.调相机构对脉冲管制冷机性能有重要影响,先前针对GM型脉冲管制冷机调相机构的研究,主要集中在制冷机获取液氦温度后单... 详细信息

液氦温区GM型脉冲管制冷机由于具有大冷量、低振动、高可靠性等优点,在凝聚态物理、量子计算等前沿领域具有重要应用.调相机构对脉冲管制冷机性能有重要影响,先前针对GM型脉冲管制冷机调相机构的研究,主要集中在制冷机获取液氦温度后单个调相元件对制冷性能的影响方面.本文围绕4 K GM型脉冲管制冷机,基于Sage软件设计并构建了气耦合两级结构的整机仿真模型,分析了一、二级小孔和一、二级双向分别对两级制冷温度的影响,研究了制冷机达到液氦温区温度的调节优化过程.在此基础上,搭建了实验系统,实验样机经优化最低温度可达3.1 K,并可在4.2 K提供0.8 W制冷量.该研究不仅可以推进4 K制冷平台国产化进程,对相关前沿基础科学研究和重要科学仪器设备的自主研制也有支撑作用.

关键词：脉冲管制冷 GM循环液氦温区气耦合两级

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低温调相VM-PT制冷机蓄冷器优化研究

工程热物理学报 2019年第1期40卷 17-21页

作者：王珏张通潘长钊周远王俊杰中国科学院低温工程学重点实验室(理化技术研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049

低温调相VM气耦合脉冲管制冷机是一种热驱动的新型液氦温区制冷机。本文对液氦温区的低温调相VM气耦合脉冲管制冷机蓄冷器进行了相关研究。首先对制冷机系统及蓄冷器填充方式进行了介绍;其次利用Sage对两级蓄冷器中不同填充方式进行了... 详细信息

低温调相VM气耦合脉冲管制冷机是一种热驱动的新型液氦温区制冷机。本文对液氦温区的低温调相VM气耦合脉冲管制冷机蓄冷器进行了相关研究。首先对制冷机系统及蓄冷器填充方式进行了介绍;其次利用Sage对两级蓄冷器中不同填充方式进行了数值研究;最后对制冷机两级填充方式进行了实验验证及优化,最终该制冷机获到了3.06 K的无负荷制冷温,在4.2 K可以提供30.2 mW的制冷量。

关键词：液氦温区 VM-PT制冷机蓄冷材料数值计算

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液氦温区VM-PT制冷机的数值计算研究

工程热物理学报 2017年第4期38卷 690-694页

作者：张通潘长钊刘思学周远王俊杰中国科学院低温工程学重点实验室(理化技术研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049

本文对液氦温区Vuilleumier耦合脉冲管(VM-PT)制冷机进行了数值计算研究。为了减小来自室温的漏热,将气库置于一级冷头之上。采用SAGE软件建立了数值计算模型,以无负荷制冷温度为目标函数对制冷机运行参数进行了优化。为了进一步了解制... 详细信息

本文对液氦温区Vuilleumier耦合脉冲管(VM-PT)制冷机进行了数值计算研究。为了减小来自室温的漏热,将气库置于一级冷头之上。采用SAGE软件建立了数值计算模型,以无负荷制冷温度为目标函数对制冷机运行参数进行了优化。为了进一步了解制冷机的工作原理,研究了脉冲管制冷机内焓流、声功、熵流、压力波、体积流率及温度的沿程分布,并对其相位关系和可用能损失进行了分析。计算结果表明,该制冷机可在平均压力0.9 MPa、压比1.61、运行频率0.8Hz时得到3.69 K的无负荷制冷温度,在4.2 K时可提供16.24 mW制冷量。

关键词：液氦温区 VM制冷机脉冲管制冷机数值计算

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低温VM制冷机实验研究进展

低温与超导 2018年第1期46卷 1-6页

作者：王珏潘长钊张通周远王俊杰中国科学院低温工程学重点实验室(理化技术研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049

VM制冷机是一种结构紧凑的热驱动斯特林型制冷机,主要靠工作热源间的温差在系统内产生制冷所需压力波动。通过对系统内部往复运动的排出器设置合适的相位角,VM制冷机可以实现从高温热源和低温热源吸热,向中间热源放热。此外,VM制冷机还... 详细信息

VM制冷机是一种结构紧凑的热驱动斯特林型制冷机,主要靠工作热源间的温差在系统内产生制冷所需压力波动。通过对系统内部往复运动的排出器设置合适的相位角,VM制冷机可以实现从高温热源和低温热源吸热,向中间热源放热。此外,VM制冷机还具有磨损和振动小、寿命长等优点。到目前为止,气耦合脉冲管型的两级VM制冷机已经能够获得2.49K的无负荷温度,在4.2K可提供36m W制冷量。在总结单级和多级低温VM制冷机的实验进展的基础之上,进一步探讨了低温VM制冷机的应用领域,为低温VM制冷机的发展及实际应用提供了参考。

关键词： VM制冷机热驱动斯特林型制冷机

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液氦温区VM-PT制冷机气量分配特性

制冷学报 2017年第4期38卷 74-78页

作者：张通潘长钊陈六彪周远王俊杰中国科学院低温工程学重点实验室理化技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

VM气耦合脉冲管制冷机(VM-PT)是一种新型的液氦温区制冷机,为探索两级气耦合复杂的机理,本文采用Sage软件构建了低温调相VM-PT制冷机的整机模拟程序,研究了运行频率、平均压力、毛细管长度以及Er3Ni填充长度等参数对两级气量分配的影响... 详细信息

VM气耦合脉冲管制冷机(VM-PT)是一种新型的液氦温区制冷机,为探索两级气耦合复杂的机理,本文采用Sage软件构建了低温调相VM-PT制冷机的整机模拟程序,研究了运行频率、平均压力、毛细管长度以及Er3Ni填充长度等参数对两级气量分配的影响。结果表明:运行频率、平均圧力、毛细管长度以及Er3Ni填充长度均会影响两级质量流的分配,进而影响制冷机的最低温度,权衡工质的做工能力以及蓄冷器损失两方面因素,该四个参数均存在一个最佳值。搭建了实验平台并对数值模拟进行了验证。在实验中通过优化毛细管和蓄冷器,在运行频率1.6 Hz、平均压力1.4 MPa、压比1.6的情况下得到了3.86 K的无负荷制冷温度,在4.2 K可提供约10 m W的制冷量。

关键词：低温制冷机液氦温区脉冲管制冷机 VM制冷机气量分配

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二级气耦合斯特林型脉冲管制冷机研究

工程热物理学报 2018年第11期39卷 2372-2375页

作者：吴显林陈六彪朱啸爽潘长钊周远王俊杰中国科学院低温工程学重点实验室理化技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

研制了一台二级气耦合型高频脉冲管制冷机,两级均为同轴结构,使用单个线性压缩机进行驱动。考察了二级低温双向进气对制冷性能的影响,结果表明,二级低温双向有助于获得更低的制冷温度,但并不利于更高制冷量的获得。目前,在输入电功450 W... 详细信息

研制了一台二级气耦合型高频脉冲管制冷机,两级均为同轴结构,使用单个线性压缩机进行驱动。考察了二级低温双向进气对制冷性能的影响,结果表明,二级低温双向有助于获得更低的制冷温度,但并不利于更高制冷量的获得。目前,在输入电功450 W时,不使用低温双向进气时,最低温度10.3 K,在20 K的制冷量为600 mW;使用低温双向进气后,无负荷最低温度9.4 K,在20 K的制冷量为400 mW。此外,还对二级长颈管、充气压力、频率和热端温度的影响进行了考察分析。

关键词：脉冲管制冷机同轴型两级气耦合

遇湿粘附多孔止血海绵的设计、制备及性能评价

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材料导报 2024年

作者：盖长智方辉潘钊董良浙江工业大学材料科学与工程学院中国科学院杭州医学研究所安徽医科大学口腔医学院

肝脏、肾脏等器官因血管密集、质地脆弱，在受到创伤后出血常难以控制，且组织易二次受创，导致外科止血难度大。无需按压即可遇湿粘附固定，同时实现物理封堵和促进凝血是应对不可压迫伤口出血的止血材料应具备的关键性能。本工作拟设... 详细信息

肝脏、肾脏等器官因血管密集、质地脆弱，在受到创伤后出血常难以控制，且组织易二次受创，导致外科止血难度大。无需按压即可遇湿粘附固定，同时实现物理封堵和促进凝血是应对不可压迫伤口出血的止血材料应具备的关键性能。本工作拟设计并制备一种新型止血材料，取向多孔海绵结合聚合物交联多孔网络，通过冷冻干燥制得遇湿粘附多孔止血海绵。该材料有效整合了取向壳聚糖海绵的快速吸血、凝血能力，疏松多孔粘性基质层的遇湿粘附能力。微观结构分析验证了材料的分层、多孔结构，双层海绵展示出优异的力学性能和生物粘附效果。材料生物相容性良好，高达85%的孔隙率及近500%的采血率赋予材料快速吸血并促进凝血的性能。体外模拟止血实验证实该海绵具有优异的止血效果，在处理肝脏、肾脏等脆弱器官出血的体内环境中具有广阔的应用前景，这项工作也为粘附性止血材料的开发开辟了新的途径和方法。

关键词：不可压迫伤口止血物理封堵促进凝血止血海绵

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低温热压缩机系统的数值模拟与实验研究

工程热物理学报 2018年第4期39卷 701-706页

作者：潘长钊王珏张通周远王俊杰中国科学院低温工程学重点实验室(理化技术研究所) 北京100190 中国科学院大学北京100049

本文对低温热压缩机系统进行了数值模拟和实验研究,首先对低温热压缩机的运行参数进行了研究,结果表明提高运行频率、增大平均力、降低预冷温度均可增大系统的压比,但同时也会消耗更多的预冷量。之后对热压缩机所需的预冷量和各项热损... 详细信息

本文对低温热压缩机系统进行了数值模拟和实验研究,首先对低温热压缩机的运行参数进行了研究,结果表明提高运行频率、增大平均力、降低预冷温度均可增大系统的压比,但同时也会消耗更多的预冷量。之后对热压缩机所需的预冷量和各项热损失进行了分析,结果表明排出器运动产生的损失所占比例最大,是进一步优化的重点。最终本文所研究的低温热压缩机系统,在2 Hz运行频率下、平均压力1 MPa时,所需要的冷量约为54 W@77K,系统可产生1.95的压比。基于此热压缩机系统,进一步驱动单级多路旁通脉冲管制冷机,可成功获取3.8 K的最低温度。

关键词：热压缩机数值模拟脉冲管制冷机液氦温区

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基于燃油离心泵叶轮轴向力测试技术的研究

应用力学学报 2023年

作者：邹品文马高长严社斌杨栋柱王德钊潘鹤中国航发贵州红林航空动力控制科技有限公司

燃油离心泵的叶轮轴向力平衡设计是提升产品性能、寿命、可靠性等技术指标的重要途径，随着航空发动机技术的发展，对燃油离心泵叶轮轴向力平衡设计提出更为苛刻要求；现有设计技术、仿真技术、测试技术难以准确指导叶轮轴向力平衡设计... 详细信息

燃油离心泵的叶轮轴向力平衡设计是提升产品性能、寿命、可靠性等技术指标的重要途径，随着航空发动机技术的发展，对燃油离心泵叶轮轴向力平衡设计提出更为苛刻要求；现有设计技术、仿真技术、测试技术难以准确指导叶轮轴向力平衡设计，造成燃油离心泵异常磨损等故障频发；本文通过对燃油离心泵结构特征、工作原理进行分析，设计了一种燃油离心泵工作过程中测试叶轮轴向力的新技术，该技术将燃油离心泵工作过程中承载的轴向力传递给作动筒活塞，再使用闭环控制原理，控制作动筒两腔液压力保证在叶轮轴向力作用下作动筒活塞位置保持不变，通过作动筒两腔液压力和液压作用面积即可算出叶轮轴向力的大小；本文研究的测试技术解决了燃油离心泵工作过程中叶轮轴向力测试难题，可以有效指导燃油离心泵叶轮轴向力平衡设计，优化产品结构从而提高产品可靠性，为燃油离心泵设计研究技术提供新的测试技术，推动燃油离心泵设计技术的发展。

关键词：燃油离心泵叶轮轴向力平衡设计新技术测试难题