摘要：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。

摘要：针对当前低温超导电子、军事及空间探测等对液氦温区紧凑、长寿命、高可靠性制冷技术的需求,设计并研制了一台三级斯特林型脉管制冷机。讨论了制冷机第三级的回热器、脉管、调相机构等相关参数的设计,着重分析了液氦温区回热器长度与温度分布的特殊关系。实验中以He-4为工质,第三级在充压0.91 MPa,频率29.9 Hz,输入电功率100 W的工况下获得了4.97 K的最低无负荷温度,有制冷量25 mW@6 K。该结果首次证明了采用He-4为工质、以三级结构的斯特林脉管制冷机实现液氦温区制冷的可行性。

摘要：本文提出了采用两级G-M型脉管制冷机预冷一台单级斯特林型脉管制冷机来研究液氦温区斯特林型脉管制冷机性能的实验方案.基于回热器数值模拟软件REGEN3.3,重点研究了液氮温区回热器长度、回热器填料、气体工质对回热器效率的影响.采用低温惯性管作为斯特林型脉管制冷机调相装置,在小声功系统中实现了理想相位关系的调节,有效提高小型斯特林型脉管制冷机的效率.

摘要：脉动热管是一种结构简单、可用于微小空间、高热流密度条件下的传热元件。其优良的传热特性源于内部工质的蒸发、冷凝相变以及两相流动等热-水动力学特性。可视化实验是研究工质流动特性的常用方法,对于理解脉动热管的传热机理非常重要。本文介绍了5种可视化技术手段,简述了近二十年来脉动热管可视化实验观察到的气液相变和多种流型,分析了流型的影响因素,并总结了流动特性和传热性能之间的对应关系。指出目前可视化实验观察到的结果可以定性地解释一些传热现象,却难以定量地揭示脉动热管的传热规律。未来可以将可视化实验中测得的气液塞运动速度、液膜厚度和相分布等信息利用起来,考虑管壁材质的影响,建立更准确的气液两相流模型,用来设计、评估和预测脉动热管的性能。

摘要：博物馆文物保存过程中相对湿度对文物的影响尤其重要,因此针对目前小型展柜广泛采用的半导体制冷存在制冷量小的缺点,结合斯特林制冷机制冷量大、寿命长、安全可靠等优点,设计并搭建了一台基于斯特林制冷的文物恒湿展柜装置,实现对微环境中相对湿度的精确调节。将斯特林制冷机的冷头置于优化设计的水槽中用于控制水温,采用空气与水直接接触的方式控制展柜内空气湿度。结果表明:使用散热片以及小型循环水泵可以大幅提升冷头与水之间的换热效率;合理的风机控制策略可以有效提升展柜湿度调节速度,维持湿度稳定,降低系统能耗;展柜内的相对湿度在45.0%~65.0%之间连续可调,并能保持稳定。

摘要：4K温区斯特林型脉管制冷机各级回热器的级联温度不仅决定最末级回热器的效率和性能,同时影响前几级回热器为最末级回热器提供的预冷量。本文基于一台采用两级G-M型脉管制冷机预冷的单级斯特林型脉管制冷机,开展了4 K温区斯特林型脉管制冷机回热器各级温位布置方式对4 K斯特林型脉管制冷机制冷性能以及第一级和第二级预冷量影响的理论及实验研究,为液氦温区完全斯特林型脉管制冷机的设计提供了重要的参考依据.

摘要：文氏管用于精确控制液氢/液氧推进液体火箭发动机的燃料流量。考虑汽蚀过程热效应并假设气相与液相间热平衡,利用计算流体力学方法对液氧文氏管的汽蚀特性进行分析。首先给出了基于多相均匀流模型的雷诺平均Navier-Stoker方程组(RANS)及完全汽蚀模型的数值模型。然后通过对液氮水翼汽蚀过程的计算,得到压力、温度等分布并与美国NASA实验数据做对比,验证了数值模型的准确性。最后详细分析了液氧文氏管的汽蚀特性,给出了文氏管壁面压力、温度及汽蚀强度的分布,考察了进出口压比对汽蚀特性的影响,分析了低温流体维持汽蚀过程的机理。本文计算结果可用于指导液氧汽蚀文氏管的设计。

摘要：氦液化器是前沿科学研究必需的基础设施,然而由于氦液化循环的流程复杂和变量繁多,其优化设计一直是困扰的问题。在早期由于受限于计算机技术的水平,氦液化循环设计和优化主要以循环各部位的工质状态参数为研究对象,但该方法有其局限性。因此,本文以Collins循环为例提出一种新的氦液化循环设计方法:以部件参数为优化对象,采用"两个模型"(能流模型与"双菱形"T-kA图模型)的新算法,并结合"EES程序估算—Aspen HYSYS模型校核"的设计思想,最终使得氦液化循环的设计变得操作简易且结果合理。

摘要：通过回热器数值计算程序REGEN深入理解回热器模型,计算回热器内部各项损失。基于各参数间的强弱关系讨论了回热器的优化设计流程。在此基础上,针对35 K、60 K和80 K温区及30~300 Hz频率,给出了回热器中质量流量、长度、填料以及充气压力对制冷效率COP的影响关系图,以期对回热器的工程实践提供指导。

摘要：G-M型脉管制冷机作为一项成熟的低温制冷技术,尚缺少公开的整机模拟分析方法。Sage软件包含压缩机、高低压切换阀和脉管制冷机冷头相关部件等模型。使用Sage软件建立了单级G-M型小孔脉管制冷机整机模型。将现有单级G-M型小孔脉管制冷机的实验设计参数作为输入参数,将Sage模型的计算结果与该制冷机实验结果进行对比,初步验证了模型的准确性,并重点计算分析高低压切换阀的孔径、时序对制冷机性能的影响。