高性能G-M型单级脉管制冷机研究

从直流抑制角度出发，开展了高性能G—M型单级脉管制冷机的研究。在对各种直流抑制方式进行比较的基础上，利用双向进气阀流量系数的方向性，采用两个并联排列、指示箭头方向相反的阀门，称之为并联逆向双阀双向进气结构对直流进行抑制，成功地解决了传统单阀双向进气结构脉管制冷机的直流问题。在2kW(RW2)和4kW(CP4000)压缩机驱动时分别获得了18．4K和14．7K的最低制冷温度，对应在30K的制冷量为11．5W和29．5W，这些都是目前单级脉管制冷机公开报道的最好结果。     

双向进气结构脉管制冷机直流形成机理

在脉管制冷机中,由双向进气结构诱发的直流流动,不仅会增加冷端换热器的负载,降低制冷机性能,而且还是引起制冷温度不稳定的重要原因。如何有效地抑制直流流动已成为脉管制冷机能否大规模应用的关键。而对直流形成机理进行全面、深入的研究是发展简单、有效直流抑制手段的前提。针对该研究热点,本文开展了双向进气结构脉管制冷机直流形成机理研究,基于流体网络理论,考察工质物性对直流的影响和作用机理,进一步揭示了直流的形成本质。     

基于流体网络理论的脉管制冷机调相机理

开展了脉管制冷机调相机理研究，从调相和调幅两方面出发，理论分析了各种形式脉管制冷机的调相特性，为探索其工作机理开辟了新途径。该方法很好地弥补了传统相位理论片面注重各种结构的调相功能而忽略其调幅功能的不足，更好地揭示了它们的作用机理．具有简单、直观的突出优点。进一步对其完善，该理论成果可用于脉管制冷机的定量设计和新结构的研发。     

低温输液泵自然循环预冷模拟试验

介绍了低温液体自然循环预冷方案，并以液氮为模拟推进剂，进行一系列循环预冷模拟试验，包括常压或增压环境、气相回流或液相回流、小管径或大管径、回流管绝热或裸露、自流或引射等各种组合。通过分析对比各状态试验时系统所获得的温度、压力数据，得出气相回流循环预冷试验较液相回流循环预冷试验更能快速、持续地预冷系统，增压和引射在特定条件下有利于系统保持循环状态等结论。     

液氧贮箱自生增压输液模拟试验

摘要：以液氮为模拟推进剂，含二氧化碳的氮气为增压气体，进行了液氧煤油火箭的液氧箱自生增压试验研究。通过改变增压气体中二氧化碳的含量，分别模拟了液氧加热气化增压输送和富氧燃气增压输送。同时进行了二氧化碳在液氮中的结晶小试验，通过试验，从原理上验证了含二氧化碳的氮气增压输送液氮方案是可行的，为进一步试验研究及系统设计提供了参考。     

单级G-M型脉管制冷机直流抑制实验研究

开展了单级G-M型脉管制冷机直流抑制实验研究,考察了直流流动对制冷机性能的影响,估算了不同制冷温度下制冷机循环的需气量,采用两个并联排列、指示箭头方向相反的阀门,称之为并联逆向双阀双向进气结构对直流进行抑制,成功地解决了传统单阀双向进气结构脉管制冷机存在的直流问题。在2kW(RW2)和4kW(CP4000)压缩机驱动时分别获得了18.4K和14.7K的最低制冷温度,对应在30K的制冷量为11.5W和29.5W。     

双向进气结构脉管制冷机稳定特性

针对双向进气结构脉管制冷机稳定性,本文开展了研究。理论分析了脉管制冷机温度不稳定产生的原因,在此基础上考察了制冷功率、填料组成和工质组分等因素对脉管制冷机稳定特性的影响,进一步揭示了不稳定现象形成的机理,对于今后开展脉管制冷机的实用化研究具有一定的参考价值。     

回热器填料布置方式对脉管制冷特性影响实验研究

考察了不同工作模式下，回热器填料布置方式对制冷机性能的影响和作用机理，结果表明：在不同工作模式下，回热器填料布置方式对制冷性能的影响不尽相同。对于实验用单级G—M型脉管制冷机，采用2kW压缩机RW2驱动时，在小孔模式下，受调相能力的制约，回热器冷端采用铅丸代替不锈钢丝网，并不能进一步降低制冷温度，其制冷温度被限制在30K温区附近；而对于双向进气模式，最低制冷温度则从原来的27K降低至18．4K，相应的制冷量和COP在所测温度范围内均明显增大，而且有效地避免了制冷温度不稳定现象的发生。