熱聲驅動脈管制冷特性的理論與實驗研究.pdf

1、熱聲驅動脈管制冷機由于從室溫到低溫完全無機械運動部件，有望成為穩(wěn)定可靠的長壽命低溫制冷機，倍受學術界和工業(yè)界的關注。為了進一步探索熱聲發(fā)動機與脈管制冷機的聯合運行機制，降低熱聲驅動脈管制冷機的制冷溫度，本文針對以下幾個方面開展了理論和實驗研究工作：1.熱聲發(fā)動機的數值模擬與性能分析利用線性熱聲理論建立了駐波型熱聲發(fā)動機數值模擬，編制了模擬計算程序，根據計算結果，分析了水冷卻器長度、諧振管長度和直徑、緩沖器體積對熱聲發(fā)動機性能的影響，為熱

2、聲驅動脈管制冷機的實驗優(yōu)化提供了理論指導。2.熱聲驅動阻容負載的數值模擬與性能分析利用線性熱聲理論對熱聲驅動阻容負載進行了數值模擬，根據模擬計算結果分析討論了阻容負載的阻抗，熱聲發(fā)動機諧振管的長度和直徑、緩沖器的體積等結構參數以及加熱功率和工作壓力等操作參數對熱聲驅動阻容負載性能的影響。3.熱聲驅動脈管制冷特性實驗研究根據模擬計算結果，對熱聲驅動脈管制冷機進行了實驗優(yōu)化。重點優(yōu)化了脈管制冷機的小孔閥和雙向進氣閥開度，改進了熱聲發(fā)動機的水

3、冷卻器、絲網板疊以及諧振管的結構參數。采用改進后的水冷卻器和絲網板疊以及長度為8m的諧振管，以氦氣作為工質，在2.1MPa充氣壓力，2200W加熱功率，小孔閥300°和雙向進氣閥405°條件下，熱聲驅動脈管制冷機實現了88.6K的無負荷制冷溫度，突破了原有由美國國家標準與技術研究院和LosAlamos國家實驗室聯合報道的90K無負荷制冷溫度。4.二級Stirling型脈管制冷特性實驗研究分析討論了多級脈管制冷機級間耦合方式，建立了機械式