脉管制冷机调相机理研究及其直流问题探讨

论文摘要

脉管制冷机具有结构简单,无低温区运动部件,运行可靠,振动小,寿命长,成本低等优点,近年来受到广大学者的关注。但与传统的斯特林和G-M制冷机相比,其制冷性能仍有待进一步提高。因此如何有效改善脉管制冷机的制冷性能,是使得它得以广泛应用的关键。本文首先简要回顾了脉管制冷机的主要发展历程及其直流问题的研究进展。在此基础上,开展了两个方面的工作:一方面基于流体网络理论,进一步对脉管制冷机结构的调相机理进行了具体分析,提出了双向进气和惯性管联合工作的耦合型无气库型脉管制冷机的理论设想。并利用流体网络理论,对系统的相关参数的优化问题进行了探讨。本文以基本型脉管制冷机为例,通过编制程序,计算得出了系统的最佳回热器直径和最佳工作频率值。为如何进一步改善脉管制冷机工作结构和性能提供了新的思路;另一方面利用fluent软件,从数值模拟的角度,对双向进气型脉管制冷机的直流分量等问题进行了定量的研究,并分析了工质物性对直流分量的影响,为进一步提出有效的直流抑制方法,从而提高脉管制冷机的制冷性能给予了一定的帮助。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题的研究背景及意义
• 1.2 脉管制冷机的主要发展历程
• 1.3 脉管制冷机的制冷机理研究
• 1.4 脉管制冷机直流研究
• 1.4.1 脉管制冷机直流的形成及影响研究
• 1.4.2 直流抑制方法研究
• 1.4.2.1 附加气体回路
• 1.4.2.2 适当增加回热器流阻
• 1.4.2.3 利用流阻元件的端效应和局部阻力损失
• 1.4.2.4 切断闭合回路
• 1.5 本文工作简介
• 第二章 脉管制冷机调相机理研究
• 2.1 流体网络理论
• 2.1.1 集中参数法
• 2.1.2 脉管制冷机声功流的计算
• 2.2 脉管制冷机相关参数选取及阻抗计算
• 2.3 气库的调相性能研究
• 2.3.1 惯性管型脉管制冷机
• 2.3.2 双向进气型脉管制冷机
• 2.3.3 耦合型脉管制冷机
• 2.4 本章小结
• 第三章 脉管制冷机参数的优化
• 3.1 回热器的流阻计算
• 3.2 回热器的最佳直径
• 3.3 系统的最佳工作频率
• 3.4 本章小结
• 第四章 双向进气型脉管制冷机的数值模拟
• 4.1 概述
• 4.2 物理模型
• 4.2.1 控制方程
• 4.2.2 模型相关尺寸
• 4.2.3 模型相关材料
• 4.3 边界条件
• 4.3.1 压力入口
• 4.3.2 多孔介质模型
• 4.3.3 “fan”模型
• 4.3.4 其它边界条件
• 4.4 计算格式及收敛条件
• 4.5 数值模拟结果分析及直流问题探讨
• 4.5.1 直流现象
• 4.5.2 直流分量计算
• 4.5.3 工质物性对直流的影响
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结及展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 论文展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文
• 附录
• 附一
• 附二
• 附三
• 附四
• 附五
• 附六
• 附七
• 附八
• 附九
• 附十
• 附十一
• 附十二
• 附十三
• 附十四