空间脉冲管制冷机自适应主动减振控制技术

采用自适应主动减振控制器驱动制冷机压缩机,通过自适应窄带滤波控制算法使脉冲管制冷机50 Hz微振动力由0.21 N减为0.05 N,100 Hz微振动力由0.26 N减为0.04 N,150 Hz微振动力由0.9 N减为0.04 N,200 Hz微振动力由0.97 N减为0.02 N,250 Hz微振动力由0.69 N减为0.0 6 N。测试结果表明自适应主动减振控制对压缩机轴向前五阶具有明显的减振效果。

基于橡胶隔振器的脉冲管制冷机微振动抑制研究

着眼于降低某航天器敏感载荷的微振动影响,重点探究了橡胶隔振器对载荷内部脉冲管制冷机的微振动抑制效果。首先对制冷机的微振源特性展开分析;其次结合敏感载荷的隔振需求,确定采取被动隔振的方案,并对橡胶隔振器的特性进行了准静态测试和扫频试验验证;对隔振系统进行了主动段发射条件下的力学承载性试验和常温下的微振动衰减试验,最终筛选出同时兼顾主动段和在轨工作段需求的橡胶隔振器。试验结果表明:装配有隔振系统的制冷机组件能够承受住主动段发射冲击,结构稳定性高,微振动衰减效能达34.12 dB,满足>24 dB的预期要求。研究结果可为制冷机微振动抑制提供技术参考,优化后续的整体设计。

三级同轴型脉冲管制冷机温度分布对回热器损失影响的数值研究

采用数值模拟方法研究三级同轴脉冲管制冷机,比较分析了同截面回热器和脉冲管的温度差异,并由此研究探讨了回热器各项损失与温度分布的相关性。结果表明,同一级回热器里不同形状的蓄冷材料之间的温度梯度会有较大的变化,导致轴向导热损失的明显增加。

大冷量同轴型脉冲管制冷机蓄冷器周向温度分布实验研究

针对一台液氮温区可产生100 W制冷量的脉冲管制冷机,通过控制变量的方法实验研究了工作频率、输入功率、冷头热负荷量对蓄冷器圆周方向温度分布和最大温差的影响。研究结果表明:工作频率的改变对蓄冷器的周向温度分布影响不大,增大输入功率导致蓄冷器的周向温度不均匀性明显变强,增大冷头热负荷量可以减小蓄冷器的周向温度不均匀性。

液氮温区25 W高频轻量化脉冲管制冷机调相实验研究

在轻量化的前提下实现大冷量制冷是脉冲管制冷技术发展的一个重要趋势。研制了一台整机质量仅5.7 kg的液氮温区同轴型高频脉冲管制冷机,介绍了其主要结构的设计参数与制冷性能。经惯性管调相优化,当热端温度为293 K、运行频率为74 Hz、输入功率为500 W时,制冷机可以在80 K温度下产生25 W制冷量。通过实验研究了压缩机效率、冷指的相对卡诺效率、冷指入口处质量流与压力波的相位差等随惯性管尺寸及频率的变化关系。分析表明,当压缩机最优工作频率与冷指最优工作频率接近时,整机效率最高,此时冷指入口处质量流领先压力波相位角30°。

多路旁通脉冲管制冷机动态实验机理研究

We designed and constructed a dynamic experimental apparatus to measure the instantaneous velocity and pressure in the multi-bypass pulse tube refrigerator with two-bypass tube. DC-flow phenomena are observed from experimental results. The reasons of multibypass version improved the performance of pulse tube refrigerator were given.

脉冲管制冷机混合填充式蓄冷器的实验研究

基于脉冲管制冷机蓄冷器结构,提出了#400不锈钢丝网以及其与#300和#500组合而成的混合式蓄冷器填充方式。通过构建一单级分体式脉冲管制冷机测试平台,将#400及混合目数丝网分别填充至制冷机蓄冷器内进行整机实验,实验结果验证了低温制冷机蓄冷器冷热端分别填充高低目数丝网,可提高制冷机性能,是一种有效的蓄冷器优化方法。

高频微型脉冲管制冷机的设计计算方法研究

通过对高频微型脉冲管制冷机的几何结构以及运行参数进行分析 ,介绍了一种理论计算与试验结合的脉冲管制冷机设计方法 ;由此设计了一微型脉冲管制冷机系统 ,并进行了试验 ,实验结果基本满足了设计要求。

超高频同轴型脉冲管制冷机研究

超高频脉冲管制冷机体积小、重量轻,在空间应用中备受关注,近几年来成为该领域的一个前沿发展方向。由于直线型脉冲管制冷机结构简单、方便调试,在模拟计算的基础上加工直线型试验样机,根据直线型试验样机的优化结果设计加工同等尺度的同轴型原理样机,其冷指外径仅有9 mm,长度40 mm,质量为250 g。同轴型样机经过压缩机的匹配和双向进气结构的优化,采用谐振频率为50 Hz高频压缩机工作在90 Hz驱动,80 W电功率输入下可获得46.4 K无负荷最低温度,在80 K可获得2.1 W制冷量。由于冷指尺寸小、运行频率高,冷头降温速度快,2 min即可从室温降至工作温区80 K,且冷头温度不受重力影响。

脉冲管制冷机的程序模拟及验证

为了适应脉冲管制冷机实用化设计的需要，在热力学非对称理论的基础上，利用拉格朗日节点分析方法和有关回热器计算的经验公式，编制了一个可快速模拟和估算脉冲管制冷机性能的程序。该程序可模拟小孔型，双向进气型和多路旁通型等几种改进形式。计算结果与典型实验结果进行了比较，表明制冷量与压力参数均能较好地吻合。这表明程序所用模型的正确性，也说明这一计算程序达到了实用化的目标。

脉冲管制冷机蓄冷器流动特性实验研究──第二部分 : 频谱分析

对５０Ｈｚ的高频蓄冷器的交变流动阻力特性进行了系统的实验研究。实验结果表明，其流动特性表现为通过蓄冷器后气体工质的速度波和压力波发生了振幅衰减和相位变化。利用频谱分析揭示了动态参数中存在高频分量，并给出了各参数的基频分量随蓄冷器的结构参数和运行参数而改变的规律。

长颈管型脉冲管制冷机的频率特性

实验测量了小孔阀门、不同长度长颈管和变截面长颈管做调相机构的高频脉冲管制冷机的频率特性,通过冷端相位差和压力波幅值的变化分析了不同调相方式对制冷性能的影响规律,并在实际制冷机的降温实验中进行了验证。

脉冲管制冷机调相机构的研究第三部分惯性管调相能力的研究

惯性管作为脉冲管制冷机的主要调相机构,可以为制冷机获得合适的相位关系。但是有的制冷机仅仅使用惯性管作为调相机构,有的同时还采用双向进气作为调相机构,这引起了人们对二者使用的混乱认识。为了深入了解惯性管在脉冲管制冷机中的调相作用,对惯性管的调相能力进行了研究,发现惯性管并不能为所有的脉冲管制冷机实现所需的阻抗,因此双向进气模式在有的制冷机中仍然能够发挥积极的作用。

300Hz脉冲管制冷机特性研究

从实验和数值计算两个方面研究了1台工作频率为300 Hz的单级脉冲管制冷机的制冷特性。实验方面,验证了平均压力、入口压比、惯性管长度以及均流化元件对其制冷性能的影响,该制冷机在平均压力为3.96 MPa、入口压比为1.21时获得了79.6 K的最低制冷温度;数值计算方面,基于线性热声理论的模拟结果与实验结果进行了比较,以验证程序的有效性。

惯性管在300Hz脉冲管制冷机中的应用

300Hz脉冲管制冷机与常用60Hz以下的脉冲管制冷机有着不同的特性。本文采用惯性管作为调相器,对不同管径和长度的惯性管进行理论分析和实验研究,研究表明,惯性管的几何尺寸对300Hz脉冲管制冷机的性能有很大的影响,惯性管处于最佳调相位置时,脉冲管热端和冷端的压力波与质量流之间的相位差分别在60°和30°左右。惯性管长度的变化对压缩机出口和脉冲管热端的压差也产生很大的影响。

多路旁通脉冲管制冷机的理论与实验研究

多路旁通脉冲管制冷机的理论与实验研究王超，王苏清，周远（中国科学院低温技术实验中心北京１０００８０）关键词脉冲管制冷，旁通，理论分析，实验验证１前言脉冲管制冷机是利用压力周期性变化的气流在一根低导热率的管中振荡来完成制冷过程，它省去了常规回热式制冷机...

射流损失──小孔型脉冲管制冷机的一种重要损失

脉冲管冷端和热端的层流化元件是脉冲管制冷机的重要部分。本文从流体力学、热力学出发，分析了小孔型脉冲管热端的流动过程和热力过程，确定了小孔型脉冲管的制冷机理。在此基础上，分析表明在脉冲管热端存在射流现象和涡流现象，导致一种气流混合的损失。本文称之为射流损失。设计了几种改进结构，实验验证了这种损失的存在同时也揭示了改进方法的有效性。

30K单级高频同轴脉冲管制冷机

介绍了一套实用型单级高频同轴脉冲制冷机工作在深低温区的性能特性。输入功率为200 W时,冷头无负荷最低温度可达到29.35 K,输入功率为235 W时,冷头无负荷温度可稳定在28.55 K。这是目前国内无多路旁通的单级高频脉冲管制冷机获得的最低温度,国际上位于先进行列。200 W输入条件下,35.6 K可提供0.5W制冷量,为30～40 K温区相关的小冷量应用提供了一种简单有效的方法。

空调压缩机驱动的脉冲管制冷机实验研究

介绍了由500W空调压缩机驱动的脉冲管制冷机的实验研究结果。实验中获得了51K的最低温度，在80K时有4W的制冷量，温度在5分钟内可达到77K。这一研究的目的是为脉冲管制冷机在超导冷却、红外元器件冷却等研究、应用中提供一实用可靠的冷源。

液氮温区高频热驱动脉冲管制冷机实验研究

优化设计并研制了一小冷量液氮温区高频热驱动脉冲管制冷机,系统轴向长度仅为1.2 m。针对之前系统热效率较低问题,在数值计算的指导下,对高频驻波热声发动机的板叠流道尺寸和热腔进行了优化,并对声压放大器进行了调整。采用4.0 MPa氦气为工质,在发动机端加入750 W加热量获得了68.3 K的最低制冷温度,这是目前国际上报道的高频热驱动脉冲管制冷机的最低制冷温度。加入500 W加热量时,制冷机获得了76.9 K的无负荷最低制冷温度,在80 K时有0.2 W的制冷量。