极低温制冷技术的发展与应用

近年来,空间探测和凝聚态物理等领域对极低温制冷技术(1K)的潜在需求越来越大。本文总结了绝热去磁制冷、稀释制冷与吸附制冷三种目前主要制冷方法的原理与优缺点,回顾了三类制冷技术的发展历程与应用现状,提出了绝热去磁制冷、稀释制冷与吸附制冷技术未来的发展趋势与研究重点。     

钢筋混凝土结构破坏过程模拟仿真系统

本文将钢筋混凝土结构的理论分析方法和专家知识相结合,研制了钢筋混凝土结构破坏过程的模拟仿真系统。该系统包括三个模块:输入数据模块。可以自动生成网格;分析判断模块,包括非线性有限元分析和智能判断:图形显示模块,可将位移、应力、裂缝用图形显示出来。运用本系统对有实验结果的简支梁和三维带孔钢筋混凝土结构进行了逐级加载模拟分析,分析结果与实测相当接近。     

新型液氦温区热声驱动制冷系统研究

提出一种采用气液耦合谐振子的新型热声驱动制冷系统,理论上首次实现液氦温区制冷。模拟结果显示,系统最低无负荷制冷温度达到5.9 K,为目前热声制冷系统的最低记录。本文首先基于数值模拟优化了新型热声制冷系统结构参数;然后,分别揭示了系统内部关键参数的沿程分布以及热力学性能的影响规律。本研究填补了热声制冷技术应用于液氦温区的空白,有望为航天、低温电子器件及氢能源利用等领域中的新型热驱动制冷机奠定理论基础。     

100Hz级脉冲管制冷机整机特性研究

脉冲管制冷机在更高频率下操作有利于系统体积的减小,同时也提高了能量的密度。本文首先介绍了直线压缩机驱动直线型脉冲管制冷机的整机计算模型,对于惯性管进行了湍流修正后的阻抗相位分析,结果表明频率越高,湍流影响越小。在100Hz下,整机取得了12．4W的制冷量,冷头温度到达31．8K,整机相对卡诺效率18．4％,已经十分接近...     

高频脉冲管制冷机流动特性实验分析

系统的测量了不同运行条件下,高频脉冲管制冷机蓄冷器冷端压力波幅值、速度波幅值以及它们之间相位差的变化规律。结合焓流理论,解释了小孔开度、充气压力、压比和运行频率,在高频条件下对制冷性能的影响规律。所得结果定性解释了制冷机中相应的实验现象,对于高频脉冲管制冷机的机理理解和实验研究有重要指导意义。     

非对称阻力元件抑制直流的实验研究

简要分析了双向进气型脉冲管制冷机中存在的直流现象及其抑制措施;使用所研制的两台非金属同轴脉冲管制冷机,通过测量其蓄冷器外壁温度分布的方法,实验验证了基于闭合回路的固有直流的方向;通过分析其降温曲线及对冷头最低无负荷温度的影响,验证了可以利用非对称阻力元件产生相反方向的附加直流以消除系统中的固有直流,从而取得较好的制冷效果。实验对其效果进行了量化分析。     

脉冲管制冷机第三种直流敏感性实验研究

直流是脉冲管制冷机中重要的机理性问题。本文介绍了脉冲管制冷机第三种直流效应的最新理论研究结果,深入分析了第三种直流效应的产生机理和影响因素。结合制冷机系统的流动和热力学非对称性,通过实验研究了脉冲管制冷机第三种直流效应对几何结构、冷头温度、频率、压力等参数的敏感性。     

轻量化20K以下温区斯特林型脉管制冷机

本文介绍一台20 K以下温区斯特林型脉冲管制冷机的最新研制结果,制冷机采用压缩机与脉冲管耦合在一起的一体式结构,蓄冷器和脉冲管采用同轴布置形式,制冷机整机质量15.5 kg。实验发现分别以最低温度和最大制冷量为优化目标所对应的双向开度存在着略微的区别.在250 W的输入电功下,双向开度以最低温度为优化目标时,无负荷最低温度14.7 K,是目前单级结构斯特林型脉冲管制冷机最低温度的一个新纪录;当双向开度略微减小以后,无负荷最低温度上升到15.4 K,但在20 K的制冷量从365 mW提高至398 mW.     

脉冲管制冷机变截面交变流动特性CFD研究

采用计算流体力学(CFD)方法,对小型脉冲管制冷机进行了二维数值模拟,研究了脉冲管制冷机部件变截面处的结构非对称性对流场的影响。数值模拟结果观测到由非对称结构所引起的非对称流动,揭示了第三直流效应的产生机理,这种非对称流动以周期性演变的涡量环流的形式进行。涡量环流的演变是一个能量的耗散过程,文中还对比了不同输入功率和运行频率对涡量耗散的影响。此外,将数值模拟结果与实验实测结果进行对比,验证了数值模拟的有效性,并从涡量耗散的观点出发对小型脉冲管制冷机输入功率增加到一定程度后制冷温度升高的反常现象进行了解释。