直线型和同轴型脉管制冷机在90K的对比分析

直线型和同轴型脉管制冷机被广泛应用于空间领域,尤其是同轴型脉管制冷机.同轴型脉管制冷机结构紧凑且使用便利,而直线型脉管制冷机结构简单且制冷效率高.目前,对于两类脉管制冷机的理论比较研究相对较少,因此开展相应的比较研究很有意义.本文分析了两款不同结构的单级脉管制冷机(直线型和同轴型).通过建立一维数值模型分析两款制冷机相...     

空间用斯特林型脉管制冷机的应用现状研究

由于具有效率高、可靠性强和寿命长等优点,斯特林型脉管制冷机在空间应用方面具有明显优势,近年来也逐渐成为人们研究的热点领域。通过对国内外斯特林型脉管制冷机在空间应用中的最新研究进展进行分析,展望了斯特林型脉管制冷机的应用前景和发展趋势。最后阐述了百赫兹脉管制冷机的研究现状及其关键技术。     

30 K脉管预冷CFD仿真研究

针对一台U型一级斯特林二级脉管混合制冷机,分析了一级冷量对二级脉管预冷对制冷机整机性能的影响。制冷机一级制冷温度为80 K,二级制冷温度为30 K,通过将一级冷指和脉管热桥连接,利用一级提供的冷量对脉管进行了预冷。通过计算流体力学(Computer Fluid Dynamics, CFD)仿真研究了脉管预冷对脉管内部温度场和速度场的影响。研究发现,对脉管进行预冷会改变脉管工作时的内部温度分布,对二级制冷能力有巨大影响。在不采用一级冷量对脉管中段进行预冷时,制冷机以二级0.7W@30 K和一级7W@80 K同时进行冷量输出,压缩机输入PV功为133 W;通过热桥将一级冷端换热器与二级脉管中段连接后,保持输入PV功为133 W,输出冷量变为二级1.2W@30K和一级6W@80K同时进行冷量输出。研究发现,U型一级斯特林二级脉管混合制冷机采用中段脉管预冷可大大提高二级的制冷能力。     

新型丙纶纤维填充式回热器单级脉管制冷机性能实验研究

回热器作为回热式低温制冷机的关键部件,其填充介质对整体性能影响很大.采用丙纶纤维作为回热器新型填充介质,对单级脉管制冷机进行了试验研究.对丙纶微尺度空间结构及物理性能进行了分析,基于充气压力分别为3.5 MPa/3.0 MPa/2.8 MPa/2.5 MPa/2.0 MPa/1.5 MPa的工况下,进行了降温性能、频率性能、制冷性能试验,获取了最低制冷温度,最佳工作频率及最大比卡诺效率.研究结果表明,充气压力对丙纶填充回热器的制冷机整体性能影响较大,工作频率的影响不是很明显.最终获得了最大比卡诺效率9.46%@170 K/10.06 W/77 W,最大制冷量为5.47 W@120 K/2.5 MPa、12.02 W@150 K/3.0 MPa、16.49 W@170 K/3.0 MPa,并获得了96.4 K的最低制冷温度.     

自由室温活塞型脉管制冷机调相机构设计和实验研究

采用自由室温活塞取代惯性管及气库作为脉管制冷机(Pulse Tube Cryocooler, PTC)调相机构,不仅可以减小调相机构的体积,还可以提高其制冷性能。为了研究自由室温活塞对脉管制冷机性能的影响,设计加工了一台自由室温活塞脉管制冷机,并进行了实验研究。结果表明,在输入功不变的情况下,运行频率增大时,压缩活塞和自由室温活塞的位移相位角增大,压缩活塞与自由室温活塞的扫气容积之比增大;充气压力增加时,位移相位角增大,扫气容积比减小。研究结果对自由活塞型脉管制冷机的设计及优化具有重要指导意义。     

斯特林制冷机回热器的热损失理论分析及实验研究

回热器是斯特林制冷机的核心部件,其性能优劣对斯特林制冷机的性能有决定性影响.对斯特林制冷机回热器的各项热损失(主要包括有限传热损失、流动压降损失、空容积损失等)进行了理论分析,并通过实验研究了增加丝网数量和采取不同丝网填充方式对回热器性能的影响.结果表明,增加丝网数量可以有效提高制冷机的性能,采取冷端布置400目丝网和...     

制冷机与红外探测器冷链耦合技术研究

红外探测器在航天应用中通常在低温环境下才能成像,因此需要耦合制冷机为其提供稳定的低温工作环境,满足它的工作需求。制冷机与红外探测器耦合采取的方式有多种,本文主要介绍冷链技术的耦合方式,综合分析国内外多家单位的试验情况,对冷链耦合的应用前景进行了分析说明。     

体声波滤波器的电磁-热耦合仿真方法

为了快速有效地得到体声波(BAW)滤波器在给定功率水平下的3D温度分布,提出一种电磁-热耦合仿真方法。首先搭建BAW滤波器的热仿真模型,并设置电磁-热耦合求解方式;然后由热仿真模型生成BAW滤波器的电磁模型,以提取BAW滤波器电磁模型中的导体损耗。最后以提取的损耗作为热仿真的热源,并由电磁-热耦合仿真得到滤波器的3D温度分布。仿真结果表明,在输入功率为1 W时,该BAW滤波器的7只谐振器中,第一只串联谐振器和第一只并联谐振器分别为最热的串联谐振器和最热的并联谐振器;滤波器案例中的热点温度为81.472℃,出现在第一只并联谐振器的顶电极中;冷点温度为49℃,出现在第三只并联谐振器的压电层中。     

红外系统应用的高频同轴脉冲管制冷机惯性管调相实验分析

直线压缩机sL400用于高频同轴脉冲管制冷机PT08的研制,优化的工作频率为40Hz,在气库与脉冲管间连接不同长度不同管径的惯性管作为调节脉冲管冷端处压力波与流速波合适相位的调节机构.不同排气量及额定输入功率的直线压缩机SL150驱动该制冷机,不同内径及长度的惯性管用于PT08脉冲管制冷机SL150压缩机的匹配调试,给出了不同的工作频率下制冷机的最低制冷温度及压缩机的效率数值,调节压缩机的工作频率,无双向进气,制冷机的最低制冷温度在59.1～65.1K的范围.随着惯性管的管径变粗,长度变短,压缩机驱动制冷机的最佳制冷性能(最低制冷温度)的工况条件往高的驱动频率方向变化.在实用化简易化商业化应用考虑的条件下,为SL150压缩机驱动PT08制冷机优化了较小直径较短长度的惯性管,该惯性管利于直接封装于气库的内部,使得气库可与同轴式脉冲管制冷机的冷指集成为一整体.     

MEMS热风速计流固耦合模拟

通过设置流-固耦合面和固-固耦合面,采用ANSYS软件对MEMS热风速计进行了有限元模拟,基本解决了热风速计有限元模拟中遇到的多物理场耦合问题.通过对不同风速,不同风向情况下的风速计芯片的热分布进行了模拟和分析,得到了一些有助于芯片设计的结论.最后,为了验证模型的正确性,进行了实验测量.实验数据与模拟结果基本相符,误差在8%以内.     

基于随机森林回归分析的脉管制冷机性能预测模型

为了探索星载脉管制冷机相关参数对制冷性能的影响和提高制冷性能的一致性,建立了基于机器学习的随机森林回归(Random Forest Regression,RFR)模型,然后对制冷性能与各个自变量进行了回归预测.制冷性能预测的平均相对误差为5.62％,平均确定性系数为0.805.按照特征重要度从高到低排序,前两位分别为丝...     

直线型脉管制冷机的回热器压降研究

设计了直线型脉管制冷机的低温回热 器,搭建了该回热器的低温在机交变流动压降实验平台,开 展了压降和冷端压比变化规律实验研究,比较了输入功、频 率、制冷温度和充气压力对回热器压降的影响。结果表明,脉 管制冷机的运行频率越小,制冷温度越低,回热器的压降越大;充 气压力为3.0 MPa时的回热器压降大于3.2 MPa时;回 热器的冷端压比越大,比卡诺效率越高;通过增加回热器的冷端压 比可提高脉管制冷机的效率。     

高重复频率纳秒级脉冲发生器研究

为实现高重复频率纳秒级脉冲输出,提出了采用射频功率MOSFET,基于感应叠加拓扑的脉冲发生器。脉冲发生器采用15个模块化组件,每个组件输出670 V/50 A 脉冲,每个组件的输出脉冲在感应变压器次级串联叠加,得到10 kV/50 A 高压脉冲。为实现脉冲前沿小于5 ns,必须尽量降低脉冲变压器漏感以及组件和系统的回路电感。感应脉冲变压器采用圆柱形同轴结构,初次级均为单匝,并且和脉冲发生器单元一体化设计,以减小漏感以及组件分布电感。采用大功率驱动电路和同步触发器,实现MOSFET 开关的快速导通和关断,以及触发的一致性。仿真结果显示设计能够满足指标要求。     

HRR脉间变频外场RCS测试设备的简化设计

分析和对比了两种常用的HRR脉间变频外场RCS测试设备的设计方法，针对脉间变频格式RCS测试一维成像的特点提出了一种简化设计的思路。由于快速跳频源制造技术的进步，通过适当调整系统的设计参数，将原来所采用的正交解调硬件结构简化为单通道的处理结构，而系统的测试能力没有受到影响。该简化设计能够减少大约30％的微波元器件，降低了成本，精简了结构。最后给出了该设计的外场测试结果，并对测试结果进行了分析。     

高重频抗距离模糊波形研究

针对机载雷达高重频工作模式所面临的严重距离模糊问题,提出了一种基于脉间调相的高重频抗距离模糊波形。该波形通过在脉间引入二次型相位编码,使得脉冲多普勒处理之后,不同模糊次数的回波被搬移到不同的多普勒区域,实现在多普勒域解距离模糊。通过对信号处理过程的推导说明了所研究波形抗距离模糊的机理,并通过仿真验证了该波形抗距离模糊的有效性。     

微型脉冲管制冷机调相部件的数值模拟和实验研究

由于脉冲管制冷机冷端没有运动部件,具有可靠性高、寿命长、振动小等优点,非常适合应用于空间领域.本文介绍了一款微型脉冲管制冷机的基本结构、数值模拟和实验性能,其线性压缩机采用动磁式结构,板弹簧支撑和间隙密封技术,膨胀机的蓄冷器和脉冲管为同轴型布置,这种结构使冷头与器件之间的耦合非常方便.使用SAGE软件对脉冲管制冷机的调相机构进行数值模拟,并对模拟结果进行实验验证.     

微波脉冲功率器件瞬态热阻测试研究

介绍了功率器件装配过程中控制芯片烧结工艺参数的重要性,用显微红外热像仪测试了器件烧结工艺参数优化前后的微波瞬态热像,由热像测试数据计算出器件的热阻,并对器件的热阻值进行了比较,结果表明,通过烧结工艺参数优化,可以将器件热阻降低约20%。