百赫茲氣動(dòng)斯特林制冷機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在航天領(lǐng)域，如紅外探測(cè)器和光學(xué)器件的冷卻，對(duì)低溫制冷機(jī)的質(zhì)量、體積及快速降溫等有著嚴(yán)苛的要求。近年來，如何在保持效率或制冷量的情況下，通過提高制冷機(jī)的運(yùn)行頻率從而縮小整機(jī)的體積重量成為當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。這些研究大多集中在熱聲驅(qū)動(dòng)的百赫茲級(jí)脈管制冷機(jī)和線性壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)的百赫茲級(jí)脈管中。由于氣動(dòng)型分置式斯特林制冷機(jī)的膨脹機(jī)活塞不用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，整個(gè)制冷機(jī)只有壓縮機(jī)一個(gè)電機(jī)，可以使整機(jī)重量和體積減小，并有效地降低能耗，在紅外技術(shù)和超導(dǎo)電子學(xué)等領(lǐng)域具有

2、誘人的應(yīng)用前景，其研究一直是低溫領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。提高運(yùn)行頻率減小制冷機(jī)體積重量的方法同樣適合氣動(dòng)型斯特林制冷機(jī)，但目前尚未有百赫茲斯特林制冷機(jī)的報(bào)道。為此，本文開展了如下工作:
　　 1.系統(tǒng)地調(diào)研了國(guó)內(nèi)外各單位百赫茲級(jí)低溫制冷機(jī)的研究現(xiàn)狀，從這些研究可以看出工作在百赫茲級(jí)的壓縮機(jī)的功率密度遠(yuǎn)大于工作在傳統(tǒng)頻率(30-60Hz)的壓縮機(jī)的功率密度，充分證明提高頻率及工作壓力是減小低溫制冷機(jī)體積重量的有效途徑。
　　 2.

3、分析了氣動(dòng)型斯特林制冷機(jī)的工作原理，對(duì)排出器進(jìn)行受力分析得到氣動(dòng)型膨脹機(jī)的固有頻率計(jì)算公式，討論了充氣壓力對(duì)膨脹機(jī)和壓縮機(jī)頻率匹配的影響，然后討論了提高頻率對(duì)膨脹機(jī)的影響。接著通過牛頓第二定律對(duì)排出器建立運(yùn)動(dòng)方程從而求解得到排出器的位移幅值及其與膨脹腔壓力之間的相位差，最后對(duì)氣動(dòng)型斯特林制冷機(jī)的各項(xiàng)損失進(jìn)行了介紹。
　　 3.采用專業(yè)軟件SAGE對(duì)百赫茲氣動(dòng)型斯特林制冷機(jī)各部分分別建模，各個(gè)模塊間通過能量流、質(zhì)量流來連接，在此基