熱聲驅(qū)動(dòng)脈管制冷特性的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、熱聲驅(qū)動(dòng)脈管制冷機(jī)由于從室溫到低溫完全無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，有望成為穩(wěn)定可靠的長(zhǎng)壽命低溫制冷機(jī)，倍受學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注。為了進(jìn)一步探索熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)與脈管制冷機(jī)的聯(lián)合運(yùn)行機(jī)制，降低熱聲驅(qū)動(dòng)脈管制冷機(jī)的制冷溫度，本文針對(duì)以下幾個(gè)方面開展了理論和實(shí)驗(yàn)研究工作：1.熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)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(dòng)機(jī)數(shù)值模擬，編制了模擬計(jì)算程序，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，分析了水冷卻器長(zhǎng)度、諧振管長(zhǎng)度和直徑、緩沖器體積對(duì)熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響，為熱

2、聲驅(qū)動(dòng)脈管制冷機(jī)的實(shí)驗(yàn)優(yōu)化提供了理論指導(dǎo)。2.熱聲驅(qū)動(dòng)阻容負(fù)載的數(shù)值模擬與性能分析利用線性熱聲理論對(duì)熱聲驅(qū)動(dòng)阻容負(fù)載進(jìn)行了數(shù)值模擬，根據(jù)模擬計(jì)算結(jié)果分析討論了阻容負(fù)載的阻抗，熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)諧振管的長(zhǎng)度和直徑、緩沖器的體積等結(jié)構(gòu)參數(shù)以及加熱功率和工作壓力等操作參數(shù)對(duì)熱聲驅(qū)動(dòng)阻容負(fù)載性能的影響。3.熱聲驅(qū)動(dòng)脈管制冷特性實(shí)驗(yàn)研究根據(jù)模擬計(jì)算結(jié)果，對(duì)熱聲驅(qū)動(dòng)脈管制冷機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)優(yōu)化。重點(diǎn)優(yōu)化了脈管制冷機(jī)的小孔閥和雙向進(jìn)氣閥開度，改進(jìn)了熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)的水

3、冷卻器、絲網(wǎng)板疊以及諧振管的結(jié)構(gòu)參數(shù)。采用改進(jìn)后的水冷卻器和絲網(wǎng)板疊以及長(zhǎng)度為8m的諧振管，以氦氣作為工質(zhì)，在2.1MPa充氣壓力，2200W加熱功率，小孔閥300°和雙向進(jìn)氣閥405°條件下，熱聲驅(qū)動(dòng)脈管制冷機(jī)實(shí)現(xiàn)了88.6K的無(wú)負(fù)荷制冷溫度，突破了原有由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院和LosAlamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合報(bào)道的90K無(wú)負(fù)荷制冷溫度。4.二級(jí)Stirling型脈管制冷特性實(shí)驗(yàn)研究分析討論了多級(jí)脈管制冷機(jī)級(jí)間耦合方式，建立了機(jī)械式