微通道脈沖管中He氣交替振蕩的分子動力學模擬

蘆 洋， 祁影霞,2， 陸熠璇, 車閆瑾， 劉雅麗， 陳衛誼

(1.上海理工大學 能源與動力工程學院， 上海 200093; 2.上海市動力工程多相流動與傳熱重點實驗室， 上海 200093)

1 引 言

斯特林脈沖管制冷機具有結構簡單、活動部件少、體積小、重量輕、使用壽命長等特點. 可滿足醫療器械，紅外探測器，超導量子干涉儀等精密儀器在低溫工作環境的要求[1, 2]. 近幾年，專家們對微型脈沖管制冷機進行了大量的研究[3-7]，Tang用100 Hz的頻率來驅動直徑為5 mm的脈沖管，該脈沖管的空載溫度為49.5 K，在80 K時的冷卻能力為1.7 W[8]. 研究結果表明，為了滿足微型脈沖管制冷機的冷卻要求，通常使用高頻線性壓縮機來提供功率[3, 9, 10]，高頻脈沖管制冷機具有能量流密度大、熱聲效率高、振動和噪聲小等特點. 因此，脈沖管制冷系統可以通過提高工作頻率來進一步小型化. 對MPT中的微流過程和交替振蕩的氣體特性的研究可以增進對制冷機理的了解，為微通道脈沖管制冷機的結構優化提供基礎.

Gan等人研究了線性壓縮機的阻抗特性，優化了線性壓縮機的運行機理和低溫制冷系統中的阻抗匹配[11]. 楊森等人通過CFD仿真研究了脈管預冷對脈管內部溫度場和速度場的影響，對脈管進行預冷會改變脈管工作時的內部溫度分布,進而提高二級脈管制冷能力[12]. 巢偉等人利用REGEN 設計了一臺單級大功率斯特林型脈管制冷機的回熱器, 采用功效系數法對制冷量和COP進行了多目標優化,使得系統的性能最佳[13]. 王海敏等人采用SAGE對制冷機……