摘要：分置式微型斯特林制冷机是一种多变量强耦合的非线性系统。针对分置式微型斯特林制冷机的温度控制存在超调量大和抗负载扰动能力不佳的问题,提出了分置式斯特林制冷机自耦PI的温度控制方法。该方法使用斯特林制冷过程近似温度模型,运用递推最小二乘法辨识温度模型参数,设计二阶观测器获取平滑微分信号,进而构造误差函数,最后应用自耦PI控制器实现系统的有效控制。仿真和实验结果表明该控制方法的有效性,具有良好的动态特性和稳态性能。

摘要：为了解决空间站低温存储装置用斯特林制冷机振动难题,设计并开发了一款宇航级磁阻尼吸振器及其保护装置,对吸振器的频率适应性、不同样品质量减振性能及宇航级环境适应性开展了试验研究。试验结果表明:磁阻尼吸振器的吸振频率宽度为0.6 Hz,轴向基频加速度维持在50 mg以内;吸振器在驱动频率0.4 Hz范围内轴向基频加速度维持在30 mg以内;样品质量0—10 kg范围内吸振器对样品质量不敏感,制冷机基频、二阶及时域随样品质量逐渐增加变化较小;制冷机及吸振器通过了宇航级力学环境适应性。力学试验前后,主振方向基频、二阶和时域加速度无明显变化,表明在力学试验前后的吸振器减振性能无变化。

摘要：为了满足超大规格线列、面阵红外探测器及红外光学系统对大冷量、长寿命、低振动、紧凑化、高效率及轻型低温制冷机的需求,开展了15 W@80 K全气体轴承室温活塞脉管制冷机研发,采用Sage热力学软件进行了仿真分析,设计了首款基于全气体轴承支撑和室温活塞功回收技术的斯特林脉管制冷机,成功完成了工程样机研制并进行了性能测试。测试结果表明,散热流体温度20℃,制冷温度为80 K,制冷机在交流输入功率为320 W时,制冷量达到22 W,制冷效率达到6.875%;输入电功为397.9 W时,制冷量达到26.16 W,制冷效率为6.56%,冷量质量比(制冷量/质量)为3.1W/kg。散热流体温度20℃,制冷温度为60 K,制冷机在交流输入功率为360 W时,制冷量达到14 W,制冷效率为3.91%;制冷机在交流输入功率为400 W时,制冷量达到15.46 W,制冷效率为3.86%。验证了室温活塞调相技术的先进性,样机性能参数满足项目技术指标要求。

摘要：合肥国家同步辐射实验室6 T超导Wiggler磁体低温系统通过引入3台4.2 K级的GM制冷机作为冷源,利用富裕制冷量来液化氦气产生液氦,从而实现低温系统液氦的零蒸发率。通过优化设计,低温系统的热负荷小于GM制冷机提供的制冷量;采用ANSYS仿真软件对低温系统的温度场进行仿真分析,束流管、高温超导电流引线等关键部件的温度仿真结果满足系统运行的要求。在完成低温系统的装配后,进行了低温系统的降温和氦气液化实验,超导Wiggler磁体经过62 h的降温实验被冷却到4.2 K,低温系统的氦气液化率可达12 L/day,上述实验结果证实了研制的低温系统满足了超导Wiggler磁体低温系统稳定运行的要求。

摘要：通过升级改造了合肥国家同步辐射实验室超导Wiggler磁体的低温系统,将原先低温系统的铜电流引线升级为高温超导电流引线,同时采用GM制冷机对高温超导电流引线进行传导冷却。在完成设计和首次降温实验、通电实验后,对实验数据进行分析,对低温系统的制冷量进行分配调整,用于改善低温系统的安全运行裕度。调整后的实验结果证明,高温超导电流引线的降温时间缩短了0.7小时,高温超导段的最低温度降低了7 K,460 A电流引线的最大运行电流提升了19%,20 A电流引线的最大运行电流提升了30%。

摘要：设计了一种气体轴承斯特林制冷机控制器,它在传统斯特林制冷机控制器基础上采用频率为500 Hz的PWM载波取代频率为100 kHz的SPWM载波,提高了控制器输出能力。通过分时控制热敏电阻通断,优化H桥电路开关死区时间和减小载波频率等设计方案提升了控制器转换效率。采用过热保护和关机保护提高了制冷机安全性能。

摘要：针对长时间、自然对流散热条件下斯特林制冷机使用要求,基于Sage分析了室温腔温度对制冷机制冷性能影响,开展散热器结构优化。仿真优化了散热器翅片厚度、间距和翅高等参数,通过增加翅间距,减薄翅片,增长翅长等方式有效提高散热器散热能力,获得了最佳散热器结构。经对比试验得出:自然对流条件下,加装优化后的散热器,制冷机常温连续运行8小时,室温腔温度降低26.4℃,制冷量由0.29 W@65 K提升至0.72 W@65 K,有效提升了斯特林制冷机对特殊热工况的适用能力。

摘要：为了解决未来空间高精度成像任务中迫切需要更加高效、功耗低、寿命长、振动低、重量轻及体积小的制冷机的问题,提出一款2 W@40 K单级斯特林制冷机,并对该机型进行理论设计和试验研究。通过优化气浮轴承单级斯特林制冷机充气压力、网片填充孔隙率和回热器长度等关键参数,实现了单级斯特林制冷机在充气压力为2.2 MPa、网片填充孔隙率为0.875、回热器长度为62 mm时达到最佳性能,性能为2.15 W@40 K,输入功率179.6 W,制冷系数COP为1.2%。

摘要：围绕某型号研制任务需求,自主研制了一种气动分置式斯特林制冷机,制冷机采用动磁式直线电机驱动、压缩机对置结构,压缩机及膨胀机均采用膜片弹簧支撑方式。基于sage软件完成整机热力学、结构相关设计,针对影响制冷机的主要因素:密封间隙、充气压力和膜片弹簧刚度开展了相关的理论和试验研究,获得了压缩机与膨胀机最佳的匹配状态,样机在60 WAC输入功率下制冷量不低于3 W/80 K,制冷机效率可达5%以上。

摘要：为满足高温超导器件对斯特林制冷机需求,开展了15W@77K气体轴承斯特林制冷机研究与开发.提出小孔节流和连续狭缝节流相结合的气体静压轴承,采用Sage整机热力学和麦克斯韦电机电磁学仿真分析,设计了整体直线式的15W@77K气体轴承斯特林制冷机,制作样机进行性能测试.测试结果表明：制冷机在环境温度23℃下获得15.85W@77K的制冷量,输入电功为258.6W,制冷系数为0.0613,质量仅为3.5kg（不含控制器和散热器）,冷量质量比（制冷量/质量）达到4.53W/kg,制冷机最低温度为35K.