丝网回热器中换热性能的优化

建立了低温制冷机回热器的非各向同性多孔介质模型,基于可用比热容、轴向导热率、回热效率和综合性能参数等性能指标,以不同目数及丝径、不同物性材料的金属丝网回热器为对象,对回热器的换热性能进行了数值优化研究.结果表明:回热器填料的比热容和密度越大,可用比热容越大,则制冷量越大;可用比热容相同时,热渗透深度大的制冷量反而小;可用比热容随着径向导热率的增加而增大,但制冷量却随之减小;轴径向导热比取0.1时,制冷机的制冷量比回热器按各向同性处理时要高0.5～2.0 W,可见通常模型中不考虑非各向同性因素计算获得的制冷量会偏低;选择导热率相对低的填充材料或通过改变丝网填充方式来降低回热器轴径向导热比,可减小轴向漏热量;通过控制不同目数丝网的填充比例(体积分数),如热端75 0目和冷端25%0目,且冷端采用导热率较低的不锈钢丝网的多段式回热器,可提高回热效率和综合性能参数,从而获得更佳的换热效果.     

15K热耦合两级脉管制冷机低温段回热器长径比理论及实验研究

为了提高脉管制冷机的制冷量和效率,解决液氢温区以下多级脉管制冷机效率低下的问题,对关键部件之一的低温段回热器尺寸进行了设计优化。针对15 K两级脉管制冷机,首先采用数值模拟仿真的方法研究了低温段回热器尺寸对制冷机内部各项损失以及性能的影响,获得了等效长径比的最优值3.81;然后研制了等效长径比分别为3.81、6.80的两种低温段回热器进行实验对比。实验结果表明,制冷机低温段回热器等效长径比为3.81时,制冷机性能更好,且在30 Hz下,可以在15 K获得制冷量0.91 W,此时各级总输入电功为386 W,整机的比卡诺效率达到4.45%。该研究可为制冷机低温段回热器的设计优化提供参考,对多级脉管制冷机的效率提升具有一定的指导意义。     

异型回热器热声热机结构动力学分析

利用商业软件ANSYS从结构动力学角度模拟分析了回热器结构的改变对热声热机的影响.在之前研究的基础上,改造了普通板叠回热器的结构,建立针束、肋片板、微坑板异形回热器模型,对包含各回热器的热声整机模型进行了结构动力学分析.分析得出,普通板叠回热器热声热机在150Hz附近谐振,而异型板叠回热器热机由于结构的改变,共振频率发生变化,在高阶模态应变到达峰值,说明了回热器的结构优化是提高热声热机性能的有效手段.     

超高频微型脉冲管制冷机回热器优化设计

为了指导超高频回热器设计过程中运行参数的选取,基于准确度较高的回热器设计软件REGEN3.3开展了超高频1W@80K脉冲管制冷机回热器优化设计工作,总结了运行参数对于超高频回热器结构尺寸的影响。研究表明:冷端压比越高,回热器最优长度越短,直径越小;频率对回热器最优直径影响较小,进一步提高频率,回热器长度可适当变短;充气压力对回热器最优长度和直径影响均较小。最后总结出了超高频回热器运行参数选取方法,在保证回热器高效前提下进一步减小回热器尺寸,并将显著减少设计计算量。     

板翅式回热器试验与数值模拟研究

选取圆弧截面平直翅片板翅式回热器芯部中间冷热流体各两层作为控制单元体,引进对称面和内部耦合方法建立数学模型,应用Fluent软件对单元体进行三维数值模拟,得出了芯体内部的温度场、流场和压力场.对回热器芯体内部的换热和流动情况进行分析,得出了换热性能准则关系式和阻力性能准则关系式.通过对回热器运用稳态等流量进行传热性能和阻力性能试验,得出了相应的换热和阻力准则关系式,并将数值模拟结果与试验所得结果进行了对比分析.     

热驱热声制冷耦合系统中波导管的声传输特性

根据声传播规律和声场边界条件分析,在热声发动机和热声制冷机之间增加一段波导管,可以有效提高制冷机回热器的驱动声压,同时增加当地声阻抗,降低回热器平均振荡速度,减少黏性耗散.波导管传输特性的计算和分析表明：波导管的特征尺寸（包括特征长度和相对水力半径）是提高回热器声压和声阻抗的关键参数;相对水力半径和阻抗相角是影响波导管...     

回热式低温制冷研究进展

 很多特殊的物理现象伴随着低温而出现,低温技术正逐渐渗透到社会生活中的很多领域。回热式制冷作为两类主流低温制冷技术之一,主要包括斯特林制冷机、G-M 制冷机、脉冲管制冷机3 种结构形式。前两种结构技术成熟,但在寿命或效率方面有一定的不足;脉冲管制冷机可靠性和效率均较高,近年来发展最为迅猛。热声理论从声波与固壁相互作用的角度解释了回热式制冷的工作机制,正逐步发展成为研究回热式制冷的统一的理论工具,同时也使一种新的回热式制冷机结构--热声制冷机诞生。其中,双作用热声制冷可能存在较大的发展前景。目前回热式制冷正呈现多热点的发展趋势。回热式制冷在不断拓展应用的同时也在不断深化内在的科学问题研究,改进自身结构,孕育新的发展的机会。     

绝热膨胀-放气回热式制冷循环及其热力学分析

本文提出一种新的闭式气体膨胀循环——绝热膨胀-放气回热式制冷循环,或者称改进型G-M循环,采用该循环的制冷机具有Gifford-McMahon(G-M)循环制冷机的结构简单、无维修运转周期长、振动较小等优点,而该循环的效率比G-M循环高。与G-M制冷机相类似,采用该循环的制冷机也可以做成多级。本文叙述了循环的工作过程,进行了循环的热力学分析及新循环与G-M循环的性能比较,得出了一些有益的结果。这些结果可供制冷机的设计和实验研究参考。     

回热器性能变化对燃气轮机影响的数值仿真

本文以某回热循环燃气轮机为研究对象,考察回热器总压恢复系数及换热系数变化对燃气轮机整机性能和稳定工作的影响,研究得到以下主要结论：回热器两侧总压恢复系数降低都使燃气轮机输出功率、效率以及压气机喘振裕度降低,冷侧总压恢复系数直接影响到涡轮通流能力,因此会严重影响到压气机喘振裕度;回热器两侧传热系数仅对燃气轮机效率有影响,传热系数降低时燃气轮机效率降低,且冷侧、热侧传热系数对其有同等程度的影响。     

液氦温区双级G—M制冷机循环的数值模拟分析

提出了适用于液氦温区的双级Ｇ－Ｍ制冷机的数值模拟方法．模型中考虑了实际气体性质,磁性填料的变物性,阀门的配气特性,回热器的空容积及气体和填料的耦合换热,一、二级的相互影响等因素,综合模拟了双级Ｇ－Ｍ制冷机的工作过程．计算所得的参数变化规律合理,与实验相比,计算结果比较满意．分析了主要参数对制冷性能的影响．     

缝隙式回热器损失计算方法的探讨

本文对缝隙式回热器作了初步的研究.在对缝隙式回热器内流动及传热过程分析的基础上,提出了缝隙式回热器损失的计算方法。并指出,在缝隙式回热器中,其损失随着转速及充气压力的增加而迅速增加,其增加速率大于理论制冷量的增加速率;缝隙式回热器在低速下运行能相对地减少损失,提高其效率。把理论计算结果和试验曲线作了比较,两者基本上符合。从而证明,所提出的损失计算方法基本上能适用于缝隙式回热器损失的初步计算。     

15K 以下 G-M 低温制冷机的冷量计算和最佳工作压力的选定

G-M 低温制冷机是利用放气制冷原理来实现制冷过程的.对于理想气体可以采用V(p_h-p_l)来计算理论制冷量.然而,当制冷机处在15K 以下深低温工作时,由于氦气性质已远离理想气体,上述公式不再适用.本文从变质量热力学理论和实际气体性质出发,导出了G-M 制冷机制冷量的一般计算式,它可适用于各种工质以及放气过程的各种物理模型.进而利用氦气的p-v-T 关系,计算了在不同制冷温度下获取最大制冷量和最大制冷系数的最佳工作压力区域,并与理想气体模型计算的结果进行比较.结果表明,目前在G-M 机上常用的工作压力对深低温G-M机不再合宜,而应采用较低的工作压力.     

Performance of cryogenic regenerator with <Superscript>3</Superscript>He as working fluid

Almost all experimental and theoretical studies on regenerative cryocoolers at temperatures below 20 K mention the use of 4He as working fluid.A preliminary qualitative evaluation indicates that because of the superfluid phase transition,a working fluid of 3 He would overcome the cooling temperature limitation set by 4He.Starting with a comparison of the thermophysical properties of 3He and 4He,cryogenic regenerator simulations applied to the third/last stage of a pulse tube refrigerator,with 3He and 4He separately,were implemented to quantitatively analyze performance differences of the regenerator with respect to regenerator loss, cooling power and COP.Results conclude that 3He could significantly improve the performance of a regenerative cryocooler.     

灰口铸铁中石墨及其与基体界面的微力学行为

用扫描电镜原位观察技术,发现灰口铸铁拉伸裂纹并非先在石墨尖端基体中,而是先在呈有利取向的石墨—基体（Ｇ—ｍ）界面（含亚界面石墨）中萌生．提出不是石墨微缺口应力集中,而是界面弱结合及近界面Ｇ、ｍ的不协调形变内应力集中导致Ｇ—ｍ界面断裂．这种断裂在拉伸早期就已开始,并随拉伸而逐步增加,既有沿Ｇ基面的正断,也有沿Ｇ基面的斜断和非基面的强键断裂．这样裂开后Ｇ成为如其形状的裂隙,引起微缺口应力集中,影响其近邻基体的形变与断裂等微力学行为．     

LA平差和LS平差的残差关系及应用

本文讨论了Ｇ－Ｍ模型下一次范数最小ＬＡ平差和最小二乘ＬＳ平差各量的表达形式。利用帽子矩阵Ｈ的性质，首次导出了ＬＡ平差和ＬＳ平差残差之间的关系。利用它们的关系可将ＬＡ平差结果转化为ＬＳ平差结果。     

基于最大特征根的相对效率的下界估计

定义了广义线性模型中参数的最小二乘估计(LSE)与最佳线性无偏估计(BLUE)的一种新的相对效率,这种相对效率定义为参数估计量的协方差阵的最大相对特征根之比.给出了当设计矩阵满秩,协方差阵非负定时这种新的相对效率的下界,研究了新的相对效率与广义相关系数之间的关系.由本文的讨论可见,当广义线性模型与主成分分析、典型相关分析方法结合应用时,这种相对效率具有很强的实用价值.     

高频拉铸工艺对锡磷青铜铸坯品质的影响

研究了生产锡磷青铜采用短节距、高频率以及二次反推的牵引制度的高频拉铸工艺.结果表明：高频拉铸工艺可以细化铸锭晶粒、减少成分偏析和枝晶偏析,得到成分均一、组织均匀的优良铸锭,可减少后续加工的缺陷发生率,提高了生产效率.     

云南祥云县红土坡石棺墓出土铜器的再研究

云南祥云县红土坡石棺墓发掘出土了大量的铜器。这些铜器制作精美,类型丰富,堪称洱海区域青铜文化的典型代表。为进一步研究祥云红土坡石棺墓出土铜器的制作工艺,对20世纪80年代两次发掘祥云红土坡石棺墓所出土各类铜器(包括剑、矛、钺、斧、锄、动物模型、杖首)进行了成分分析,并对其制作工艺进行了初步研究。结果表明,祥云红土坡石棺墓出土的铜器材质主要是红铜或低锡青铜,含锡量很低是该墓葬群出土铜器的一大特点。这些铜器主要用作随葬明器,少数兵器为实用器。个别为铜锡铅三元合金,已经出现了在合金中加铅的技术。其制作工艺以铸造为主,少数器物表面镀锡。这一研究成果,对今后探索洱海区域青铜时代金属技术及其文化面貌具有较为重要的价值。