脉冲管制冷机蓄冷器的热力学循环数值分析

脉冲管制冷机内部工质气体热力学循环是理解脉冲管制冷机制冷机理的一个重要方面。本文采用拉格朗日方法对制冷机蓄冷器内部气体微团热力学循环进行了数值统计分析,结果表明,对于变频率和充气压力工况,蓄冷器内单位质量气体单位时间内循环换热量和制冷机能达到的最低制冷温度紧密相关。     

低温蓄冷器流动特性的理论分析和实验研究 第二部分:阻力特性

交变流动蓄冷器流动特性的研究是高频脉冲管制冷机进一步实用化的重要课题之一。文中建立了热线风速仪的低温标定实验台和低温交变流动蓄冷器流动阻力的动态测试实验台 ,并在冰盐温度下和液氮温区进行了实验研究 ,重点研究了液氮温区蓄冷器交变流动的阻力特性 ,给出了充气压力、运行频率、丝网目数、小孔开度对交变流动蓄冷器阻力特性的影响。     

蓄冷板冻结过程的数值模拟与实验研究

文中对蓄冷板内共晶液的热力学特性进行了分析。运用数值方法对不同温度下的NaCl蓄冷板冻结过程进行模拟研究,并实验验证了模拟的准确性。研究结果表明:当环境温度低于共晶液的共晶温度-21.2℃时,蓄冷板内共晶液开始相变所需的冷冻时间与环境温度有较大影响;蓄冷板出现结晶后直至共晶液完全冻结的相变过程受环境温度的影响较小。     

活性蓄冷器数学模型的研究进展

活性蓄冷器是室温磁制冷机的核心部分,它的性能直接影响整个磁制冷系统。了解其工作机理和热力学特性对制冷机的设计与优化具有重要意义。综述了近年来活性蓄冷器数学模型的研究进展,并对模型进行了比较分析。     

60K大冷量同轴型脉冲管制冷机的设计与优化

针对红外、超导应用的迫切需求,本文对工作温度为60 K的同轴型脉冲管制冷机进行优化设计。对调相机构的不同组合进行实验研究,获得了该脉冲管制冷机的最佳调相方式;对蓄冷器内丝网的填充方式进行研究,确定了60 K制冷机中蓄冷器丝网的填充方式。制冷机在输入功率250 W,热端温度310 K时,在60 K可以获得5.71 W的冷量,相对卡诺效率达到9.52%。     

脉冲管制冷机相位差对蓄冷器微元泵热的影响

脉冲管制冷机是一种典型的调相型制冷机,工质的相位差分布情况对制冷机的运行状态具有决定性的影响.为了从热力学角度探究相位差对制冷过程的影响,基于热力学非对称理论,建立了关于蓄冷器内部工质微元的热力学分析模型.重点对比了实际情况和理想情况下,蓄冷器冷端处工质最佳相位差的区别.基于微元循环模型分析了实际情况下微元最佳相位差偏...     

低温蓄冷器流动特性的理论分析和实验研究 第一部分:理论模型分析及实验修正

蓄冷器是脉冲管制冷机等回热式制冷机的关键部件 ,其性能的好坏将直接影响制冷机的性能和效率。交变流动蓄冷器内部热量和动量的传输及转换过程是传热学、流体力学和热力学耦合在一起的复杂问题。文中从声电类比出发 ,提出了交变流动蓄冷器声阻抗分析方法 ,进行了初步的理论发析 ,并通过实验作了进一步的修正。该模型是建立在波动分析基础上的 ,可定性分析相关的实验现象和结果     

圆形内肋管蓄冷器蓄冷结冰厚度与时间的分析

文中提出了圆形内肋管蓄冷器的物理模型,并对其蓄冰过程建立数学模型;经过模型求解,得出了该蓄冷器蓄冰过程结冰厚度与时间的关系。该结果能较好的反映蓄冰动态过程。     

低温蓄冷器流动特性的理论分析和实验研究 第三部分:压降因子和摩擦系数

交变流动蓄冷器的压降因子和阻力系数对实际的工程计算、数值模拟及制冷机的设计有重要的意义 ,然而对低温交变流动蓄冷器的阻力特性一直缺乏系统的实验结果。文中给出了低温交变流动蓄冷器的压降因子及液氮温区交变流动蓄冷器摩擦系数的拟合公式 ,并为常温下的实验对比 ,对低温蓄冷器的设计提供了参考     

多孔介质内交变流动与换热的格子Boltzmann研究

针对制约脉冲管制冷机效率提高的蓄冷器内交变流动与换热问题,本文使用格子Boltzmann方法计算并分析了多孔介质内交变流动与换热特性。结果表明,交变流动压力波振幅对速度与压力和温度间的相位差的影响很小;通道界面处速度与压力的相位差在某一孔隙率下有一极小值;多孔介质内最大阻力系数与雷诺数的关系可以为设计蓄冷器时填料结构的...     

多段式回热器的斯特林热声发动机CFD仿真

热声回热器的温度梯度使得轴向气体存在不同粘性,因此单一水力直径的丝网会引起回热器的直流损失。为了减小该损失,文中提出了多段式回热器结构,建立了适用于大振幅下斯特林热声发动机的三维CFD计算模型。计算结果验证了多段式回热器能有效提高热声发动机的整机性能。该研究有助于增加对回热器的进一步认识和理解。     

长颈管在微型脉冲管制冷机中的应用分析

长径管作为调相器应用于微型脉冲管制冷机系统时存在阻抗不匹配现象,即调相效果好时,往往脉冲管热端阻抗大小,从而使脉冲管中的压力波幅值小,蓄冷器中损失增大,制冷性能降低;用不同管径和长度的长径管作为调相器时,最低制冷温度产生在阻抗匹配区域或热端阻抗最大的区域;对于本实验中的微型脉冲管制冷机,以长颈管作为调相器时最低制冷温度为107.3 K,低于以单纯的小孔阀作为调相器时所获得的最低制冷温度,但还达不到双向进气的水平。     

Computational study of state equation effect on single acoustic cavitation bubble’s phenomenon

Many models have been established to study the evolution of the bubble dynamics and chemical kinetics within a single acoustic cavitation bubble during its oscillation. The content of the bubble is a gas medium that generates the evolution of a chemical mechanism governed by the internal bubble conditions. These gases are described by a state equation, linking the pressure to the volume, temperature and species amounts, and influencing simultaneously the dynamical, the thermal and the mass variation in the cavitation bubble. The choice of the state equation to apply has then a non-neglected effect on the obtained results. In this paper, a comparative study was conducted through two numerical models based on the same assumptions and the same scheme of chemical reactions, except that the first one uses the ideal gas equation to describe the state of the species, while the second one uses the Van der Waals equation. It was found that though the dynamic of the bubble is not widely affected, the pressure and temperature range are significantly increased when passing from an ideal gas model to a real one. The amounts of chemical products are consequently raised to approximately the double. This observation was more significant for temperature and pressure at low frequency and high acoustic amplitude, while it is noticed that passing from ideal gas based approach to the Van der Waals one increases the free radicals amount mainly under high frequencies. When taking the results of the second model as reference, the relative difference between both results reaches about 60% for maximum attained temperature and 100% for both pressure and free radicals production.     

振荡流下回热器压降特性的实验研究

研制了一种简单实用的实验装置,用于振荡流回热器压降特性的研究。在活塞提供的振荡流作用下,研究了回热器孔隙率、长度、堆叠方式及温差对回热器动态压降的影响。实验结果显示,丝网型回热器的动态压降与回热器的长度及孔隙率几乎呈线性关系,而在相同条件下与丝网的堆叠方式无明显的关联;此外,回热器的动态压降随回热器两端温差的增加而增大,与温差变化方向无明显联系。本文研究的目的是为斯特林回热器的设计提供相关的实验数据。     

同轴型行波热声热机的实验研究

自行设计搭建了国际首台同轴型行波热声热机的实验装置 ,以氮气为工质 ,获得频率为1 3 7Hz的谐振声波。回热器热端温度达到 2 0 0℃左右时 ,热声热机开始起振 ,平均振幅 0 .1 4bar     

行波型热声发动机起振温差的研究

热声机械作为一种新型的能量转化装置 ,讨论其起振温差对于利用低品位能源具有非常重要的意义。文中讨论了行波型热声发动机起振温差的计算方法 ,得到了回热器结构、工作介质、丝网、频率等对起振温差的影响规律     

热声谐振管的实验研究

本文主要介绍作者热声谐振管研制方面的工作，作者成功地研制了热声谐振实验装置系统。     

一种耦合斯特林制冷效应的复合式磁制冷循环的数值模拟

介绍了一种斯特林回热式制冷效应和主动式磁制冷效应耦合的新型制冷循环。循环采用的回热填料钆既是磁制冷循环的磁热材料又是斯特林制冷的回热材料。通过斯特林回热式制冷循环和磁制冷效应的正面耦合叠加获得更优良的制冷效果。同时介绍了一种磁制冷回热器的数值计算模型,本模型是基于控制容积法计算的一维交变流动模型,并对常规回热器内填料能量控制方程进行了修正,考虑了磁性材料磁热效应的影响,添加内热源项。论文计算分析了系统相位角、压力和频率的变化对制冷性能的影响。文中给出的部分模拟结果对后续实验台的改造有一定的借鉴指导作用。     

牛津型斯特林制冷机回热器特性的理论研究

考虑到工质气体的可压缩性和非理想效应 ,在进入气流简谐波动的条件下对回热器建立了理论模型 ,对牛津型斯特林制冷机的回热器动态热力特性进行了理论求解。通过对动态压力、速度、温度等参数的求解结果分析可知 ,气体与填料之间的热交换对气流压力波动和速度波动影响很小 ,而对气流温度波动影响很大。并且给出了回热器优化的措施。