低温气动分置式斯特林制冷机相位特性分析开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，由于低温技术，红外技术，空间技术的高速发展，对于结构紧凑，效率高，振动小，寿命长的高性能斯特林制冷机的需求越来越迫切，同时斯特林制冷机在许多领域有着广泛的应用前途，尤其是在军事、医疗等有着高精尖设备的领域发挥重要作用，西方国家都将其列为关键技术予以研究，美国、法国、德国、日本、以色列等发达国家掌握着最新的技术却将其限制对中国的出口，因此对斯特林制冷机从理论和实验两方面进行深入研究，并尽早实用化，以适应我国高科技领域发展的需要，是非常有意义的。气动分置式是解决斯特林制冷机轻量化的良好手段，低温气动分置式斯特林制冷机的膨胀机活塞不用电机驱动，相比牛津型斯特林制冷机，具有与小的减少整机能耗，降低震动，减少噪音对冷头的影响等优点，使得整机控制大大简化，是地面中等寿命低温冷源的良好选择，因此分置式斯特林制冷机是低温制冷机研究的一个热点内容。

制冷机的相位特性一般指：压缩活塞与推移活塞位移间相位差（简称位移相位），系统压力波动与压缩活塞位移之间相位差（简称为压力相位）。气动分置式斯特林制冷机的膨胀机推移活塞在气动力的作用下往复运动，为了达到制冷目的，推移活塞位移与系统压力波间需要存在一定的相位，因此相位控制是膨胀机设计的关键之一。

国内斯特林制冷机的研制是从20世纪80年代开始，国内主要研究单位昆明物理研究所、中科院上海技术物理研究所、中国电子科技集团公司第十六研究所、兰州物理研究所、上海理工大学、华中科技大学、西安交通大学等研究成绩较为突出，部分型号的斯特林制冷机以得到量产，甚至远销国外。由于受到关键技术和工艺水平的限制，及理论研究水平的欠缺，虽然至今已累积了大量的技术经验，相比发达国家，我国斯特林制冷机的研制水平离世界先进水平还有很大差距，还没有很成熟的产品可以满足，长寿命、轻质量、低功耗的需求，各研制单位虽然有各自的优势，但是总体上研究水平并不高。由于国外对斯特林制冷机的研究进行的较早，目前发达国的研究成果已非常可观，比如英国的Hymatic公司已经研制出0.2W/80K、0.5W/80K、1.0W/80K、5.0W/80K四个系列产品，制冷机效率超过4%，地面受命测试达到55000小时；Sunpower公司生产的M77型斯特林制冷机寿命超过40000小时，在地面测试达到10000小时时无工质污染现象，M77的商用改进型M87曾被用于阿尔法磁谱仪AMS—02，用于往返航天器的研究；此外以色列RICOR公司开发了一系列性能优越的斯特林制冷机。

国外斯特林制冷机的研究概况

国内斯特林制冷机的研究概况

2. 研究的基本内容与方案

研究的基本内容：

1).分析回热器的填料及其几何特性；给出网片填料介质的阻力系数计算方法，并对小型斯特林制冷机回热器建立理论模型。

2).根据新型狭缝气动调相机构与传统气动机构的区分，建立描述气动腔气动行为的计算模型，给出气动腔气动行为的计算方法，对气动腔内压力的波动行为进行讨论。

3. 研究计划与安排

第1-2周查阅文献完成文献综述和开题报告；

第3周完成外文翻译并提交开题报告；

第4-5周学习工程热力学及学习其中制冷循环章节，同时借阅有关书籍进一步学习；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]边绍雄等.低温制冷机.北京:机械工业出版社,1991

[2]陈国邦等.最新低温制冷技术.北京:机械工业出版社,1994

[3]陈国邦等.新型低温技术.上海:上海交通大学出版社,2003