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。     

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。     

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。     

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。     

无气库型脉管制冷机调相性能

基于流体网络理论,利用Matlab编制了脉管制冷机调相计算程序,分析了有气库和无气库条件下的惯性管和双向进气型脉管制冷机的调相性能.在此基础上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,并进行了调相特性研究.该成果对于发展结构紧凑、系统能耗低的新一代无气库型脉管制冷机具有参考价值.     

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。     

低温光谱实验中气动反应室装置——二维超声速微型风洞的设计

为了给气体分子低温光谱实验研究提供必要的超声速膨胀流动(低温)条件,本文阐述了有关的二维超声速喷管装置的流动分析和设计思想。综合分析实验对本装置的要求,选择了三种喷管设计情况:其喉道高度分别为0.5毫米、0.05毫米和0.2毫米;实验区内的气流温度为70K、15K 和70K;压力2266Pa、2133Pa 和2493Pa;质量流量达到38克/秒、37.6克/秒和29.9克/秒.     

雾化激波管研制和煤油点火延时测量

为测量雾化煤油点火延时和得到火焰自发辐射光强分布,研制了雾化激波管和燃料雾化、进气系统.采用"管外预混"思想形成煤油气溶胶,通过连续进气和抽吸方法使气溶胶均匀分布,未出现明显的液滴沉降和壁面吸附.当点火温度为1000K,缝合接触面运行的实验时间大于10ms.由压电传感器PCB和光电倍增管PMT测量指定点压力、OH基光强时间曲线.利用Mie散射测量煤油气溶胶散射光分布,采用ICCD拍摄自点火发射光强.结果表明:该雾化系统可形成粒径为2~5μm煤油气溶胶.当压力为0.1MPa、温度为1300K~1700K,测得化学计量比φ=1.0煤油气溶胶点火延时τig为0.07~6ms,ln(τig)和10000/Tig近似呈线性关系.与气态煤油相比,该文高温点火延时和已有文献数据接近,但低温点火延时偏大,表明了低温下煤油点火的两相效应.     

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。     

气波制冷效率影响因素的实验研究

通过实验本文研究了气波制冷机工作管充气时间,分界面混合效应以及工作管内反射激波等因素对气波制冷效率的影响,并结合管内流动波图对实验结果进行了分析,提出了采用激波吸收腔缩短工作管长,消除反射激波,提高制冷效率的方法。     

斯特林发动机中回热器性能研究

斯特林发动机中回热器的有效性对斯特林发动机的整机性能有较大的影响。文中通过商业软件FLUENT的动网格功能模拟了回热器内部流场的交变流动以及流体工质与回热器之间的往复式热量交换,进而捕捉斯特林发动机运行时,回热器基体在高速交变气体流场中温度场的变化规律。研究结果表明,回热器的有效性和流阻损失随孔隙率的增大而减小,随长径比的增大而增大。因此在设计斯特林发动机时需要综合考虑回热器的孔隙率和长径比。     

低温磨料气射流加工装置的研制与实验验证

针对磨料气射流加工技术在常温下无法加工聚二甲基硅氧(Polydimethylsiloxane,PDMS)等聚合物材料的问题,提出了低温磨料气射流加工PDMS等聚合物材料的设想。设计了一套低温磨料气射流加工装置,通过改变浸没在液氮中的蛇形管长度,可以得到不同温度的低温磨料气射流。建立了蛇形管长度计算的数学模型,通过实验验证了该模型的可行性,为以后对低温磨料气射流加工进行更深入的研究奠定了基础。用不同温度的磨料气射流加工PDMS,发现常温下磨料气射流无法加工PDMS,而低温下可以进行加工。低温下加工PDMS可以提高孔的横截面质量,材料去除机理为塑性去除和脆性去除的结合。     

气动补偿空速管的研究与发展

气动补偿空速管是与飞行安全性和飞机飞行的高度分层密切相关的重要器件,在改进现役飞机和设计新机空速系统中起着重要作用。本文依据多年来大量的气动计算和风洞实验所得到的结果,叙述了气动补偿空速管的原理、分类、设计思想、特点、风洞校准、气动计算、使用和发展等情况。     

H-S管激励振荡流动的数值模拟及实验研究

Hartmann-Sprenger(H-S)管在一定条件下,可以使射流气体产生按一定频率激励的强烈振荡.对H-S管的振荡流动进行了数值模拟和实验研究.数值模拟结果显示出H-S管在吞吐模式下流场的周期变化,在对应的试验瞬态纹影图上,则观察到相应的吞吐射流气体,揭示了H-S管激励的工作机理.通过大量的实验研究,对小管径共振管的频率估算公式进行了修正,提高了振荡频率估算的准确度,为以后设计给定激励频率的射流喷嘴奠定了基础.