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脉管制冷机内流场与温度场的时空特性

工程热物理学报 2010年第4期31卷 565-568页

作者：刘迎文何雅玲西安交通大学能源与动力工程学院动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049

为了进一步探究脉管制冷机内部流场与温度场的复杂时空特性,采用数值模拟方法,详细研究和分析了基本型、小孔型和双向进气型脉管制冷机的关键部件—回热器和脉管组件内流场与温度场的时空变化持性,得到了相应的时空分布图,有助于直观地... 详细信息

为了进一步探究脉管制冷机内部流场与温度场的复杂时空特性,采用数值模拟方法,详细研究和分析了基本型、小孔型和双向进气型脉管制冷机的关键部件—回热器和脉管组件内流场与温度场的时空变化持性,得到了相应的时空分布图,有助于直观地理解回热器与脉管组件内热力参数的动态变化情况。与此同时,通过分析小孔阀和双向进气阀对脉管冷热端温度波动的影响规律,进一步指出:小孔阀和双向进气阀均会导致脉管冷热端的温度波动,且小孔阀造成的温度波动幅度要大于双向进气结构,因此,小孔阀是导致脉管冷热端温度不规则变化的主要因素。

关键词：脉管制冷机流场温度场时空特性

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脉管制冷机中复杂DC流的影响机理

工程热物理学报 2010年第1期31卷 1-5页

作者：刘迎文何雅玲西安交通大学能源与动力工程学院动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049

为了进一步研究系统非对称性对DC流现象和脉管制冷机中直流分量对制冷性能的影响,采用数值模拟方法,引入了描述系统阻力元件的非对称性的几何参数—不对称率,详细研究了系统不对称性对脉管制冷机DC流、制冷性能的影响规律,并且在分析和... 详细信息

为了进一步研究系统非对称性对DC流现象和脉管制冷机中直流分量对制冷性能的影响,采用数值模拟方法,引入了描述系统阻力元件的非对称性的几何参数—不对称率,详细研究了系统不对称性对脉管制冷机DC流、制冷性能的影响规律,并且在分析和比较不同流向和幅值大小的条件下,详细研究了DC流的流向和幅值对脉管制冷机的关键部件脉管和回热器的壁面温度分布特性的影响规律。数值验证了将壁面温度分布作为描述脉管制冷机中DC流的流动方向和大小的判定准则的正确性,且回热器和脉管的壁面温度分布的非线性越强烈,预示着系统内DC流的流向和幅值越大,对制冷性能的影响越剧烈,并间接指出系统热力不对称性是造成DC流的主要原因,为进一步发现和抑制直流现象提供了可靠的理论依据。

关键词：脉管制冷机 DC流非对称性数值模拟

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脉管制冷机液氦温区高频特性

南京航空航天大学学报 2009年第3期41卷 324-328页

作者：甘智华陈杰李卓裴邱利民浙江大学制冷与低温研究所杭州310027

从主动制冷的角度,探索冷端无运动部件的低温制冷机-脉管制冷机高频下达到液氦温区的条件,在前期理论设计的基础上,研制了一台预冷型的单级高频脉管制冷机,采用低温惯性管和低温气库为调相方式,开展了频率、平均充气压力、预冷温度以及... 详细信息

从主动制冷的角度,探索冷端无运动部件的低温制冷机-脉管制冷机高频下达到液氦温区的条件,在前期理论设计的基础上,研制了一台预冷型的单级高频脉管制冷机,采用低温惯性管和低温气库为调相方式,开展了频率、平均充气压力、预冷温度以及输入功率等对制冷机性能影响的实验研究。实验结果表明:当采用氦-4为工质,预冷温度为4.54 K,工作压力为0.775 MPa,工作频率为40 Hz时,该制冷机最低无负荷制冷温度达4.23 K。

关键词：液氦温区高频脉管制冷机回热器低温惯性管

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高温惯性管在脉管制冷机中的应用探究

工程热物理学报 2017年第11期38卷 2320-2323页

作者：刘少帅张安阔朱海峰蒋珍华吴亦农张华上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 中科院上海技术物理研究所上海200083

利用热声理论分析了惯性管内气体温度变化时,纯阻抗、感抗和容抗的变化情况。模拟分析了高温和常温条件下,惯性管的调相能力。基于一台50 W@180 K脉冲管制冷机,分别采用高温惯性管和常温惯性管作为调相机构,研究其制冷性能及各部件的损... 详细信息

利用热声理论分析了惯性管内气体温度变化时,纯阻抗、感抗和容抗的变化情况。模拟分析了高温和常温条件下,惯性管的调相能力。基于一台50 W@180 K脉冲管制冷机,分别采用高温惯性管和常温惯性管作为调相机构,研究其制冷性能及各部件的损失。对其进行实验验证,结果表明通过选择合适的惯性管长度,采用高温惯性管可以达到和常温惯性管一致的制冷性能。

关键词：脉管制冷机相位调节高温惯性管 50 W@180 K

3代脉管制冷机的工作原理和性能的全场数值模拟

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航空学报 2010年第1期31卷 19-27页

作者：巩亮何雅玲丁文静陶文铨西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049 中国空间技术研究院北京100094

建立了脉管制冷机(PTR)的全场数值模型,并在二维可压缩SIMPLEC程序基础上分别开发了针对基本型(BPTR)、小孔型(OPTR)和双向进气型(DPTR)脉管制冷机的可压缩交变流动与换热的全场数值模拟程序。通过对脉管制冷机内的流场、温度场、压缩... 详细信息

建立了脉管制冷机(PTR)的全场数值模型,并在二维可压缩SIMPLEC程序基础上分别开发了针对基本型(BPTR)、小孔型(OPTR)和双向进气型(DPTR)脉管制冷机的可压缩交变流动与换热的全场数值模拟程序。通过对脉管制冷机内的流场、温度场、压缩机内压力等重要参数的数值模拟研究以及对基本型、小孔型和双向进气型脉管制冷机数值模拟结果的对比,逐步地揭示了不同类型脉管制冷机的复杂流动与换热,并从传热学角度揭示了脉管制冷机的普遍制冷机理,为脉管制冷机的进一步数值模拟研究以及优化改造奠定了基础。

关键词：脉管制冷机数值模拟流体流动换热制冷机理

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双温区脉管制冷机的制冷量主动调控策略

浙江大学学报（工学版） 2024年第1期58卷 169-175,187页

作者：惠贺军吴亦农宋键镗殷旺蒋珍华刘少帅中国科学院上海技术物理研究所上海200083 中国科学院大学北京100049

针对空间探测中须在双温区提供不同制冷量的新需求,提出利用声功回收主动调相器对双温区制冷量进行主动调控的方法.研究分析高温区调相器活塞运动特性对双温区冷指阻抗的影响,得到调相器对双温区冷指声功率分配及回热器效率的影响特性,... 详细信息

针对空间探测中须在双温区提供不同制冷量的新需求,提出利用声功回收主动调相器对双温区制冷量进行主动调控的方法.研究分析高温区调相器活塞运动特性对双温区冷指阻抗的影响,得到调相器对双温区冷指声功率分配及回热器效率的影响特性,实现80 K和40 K双温区制冷量主动调控.数值计算结果显示,调相器相位差对高温区制冷量影响较大,调相器振幅和相位差对低温区制冷量均有明显的影响.实验结果表明,采用基于主动控制调相器活塞运动特性的调节策略,80 K温区制冷量可以在9.2~23.7 W内主动调节,40 K温区制冷量可以在3.2~4.5 W内主动调节.

关键词：脉管制冷机主动调相双制冷温区阻抗分析调控策略

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电机调相式大功率脉管制冷机研究

工程热物理学报 2019年第3期40卷 484-489页

作者：侯茗予李林玉吴张华罗二仓中国科学院低温工程学重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

脉管制冷机出口阻抗对于脉管制冷机性能有着至关重要的影响。本文利用直线电机作为调相机构,通过调节电机外接负载调节制冷机出口阻抗,同时调相用直线电机回收制冷机出口膨胀功,转化成电能进行回收。基于经典热声理论计算了3 MPa下、工... 详细信息

脉管制冷机出口阻抗对于脉管制冷机性能有着至关重要的影响。本文利用直线电机作为调相机构,通过调节电机外接负载调节制冷机出口阻抗,同时调相用直线电机回收制冷机出口膨胀功,转化成电能进行回收。基于经典热声理论计算了3 MPa下、工作频率60 Hz下,脉管制冷机的合理工作阻抗区域。而后通过实验测量了直线电机调相所实际提供的制冷机出口阻抗范围,并研究了整机在80 K下的制冷量与相对卡诺效率,同时分析了回收电功以及电机效率随电机负载的变化。最终,制冷机能够以最大29.5%的相对卡诺效率获得119 W制冷量。最大制冷量为154 W,此时直线电机能回收220 W电能。

关键词：脉管制冷机直线发电机调相阻抗

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高温区大冷量脉管制冷机优化设计与实验特性

化工学报 2019年第1期70卷 107-115页

作者：邓伟峰蒋珍华刘少帅张安阔吴亦农中国科学院上海技术物理研究所上海200083

设计了一台名义制冷量为50 W/170 K的大冷量脉管制冷机,采用对置活塞式动磁线性压缩机驱动,冷指的蓄冷器和脉管部件为同轴布置,采用惯性管-气库组合的被动调相机构。根据电磁-机械-声耦合场原理,建立了脉管制冷机动力学模型,对负载下的... 详细信息

设计了一台名义制冷量为50 W/170 K的大冷量脉管制冷机,采用对置活塞式动磁线性压缩机驱动,冷指的蓄冷器和脉管部件为同轴布置,采用惯性管-气库组合的被动调相机构。根据电磁-机械-声耦合场原理,建立了脉管制冷机动力学模型,对负载下的压缩机特性进行了动态仿真。为达到整机的谐振状态,对压缩机质量-弹簧系统进行了调整。整机质量(不含电控部分)小于12 kg。在230 W输入电功下,能够获得50 W/170 K的制冷性能,电机效率92.7%,整机比卡诺效率16.5%。150～200 K温区范围内制冷机比功(输入电功/制冷量)小于5W/W,额定输入功下,200 K温区能够获得90 W的最大制冷量,该制冷机可以用于航天大型红外焦平面阵列的冷却,同时为-60～-20℃制冷温区的商业低温冰箱低温冷源的选择提供了参考。

关键词：高温区大冷量脉管制冷机线性压缩机动力学模型动态仿真优化设计

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124K热声驱动的脉管制冷机

太阳能学报 2002年第2期23卷 192-195页

作者：金滔陈国邦沈漪浙江大学制冷与低温工程研究所杭州310027

热声压缩机是一种利用热能 (如太阳能集热、废热等 )进行驱动的新型驱动器。自行研制的驻波型热声压缩机驱动脉管经过改进后 ,以氦为工质 ,取得了 12 4 3K的制冷温度。此外 ,该文还讨论了热声压机系统中的水冷却存在的问题以及它对系... 详细信息

热声压缩机是一种利用热能 (如太阳能集热、废热等 )进行驱动的新型驱动器。自行研制的驻波型热声压缩机驱动脉管经过改进后 ,以氦为工质 ,取得了 12 4 3K的制冷温度。此外 ,该文还讨论了热声压机系统中的水冷却存在的问题以及它对系统整体性能的影响。

关键词：太阳能热声驱动热声压缩机热声效应脉管制冷机制冷温度展望