李小伟 余国瑶 戴 巍 罗二仓 陈燕燕

(1中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室 北京 100190) (2中国科学院大学 北京 100049)

排出器等效机械阻尼对自由活塞斯特林制冷机性能影响的数值模拟

李小伟1,2余国瑶1戴 巍1罗二仓1陈燕燕1

(1中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室 北京 100190) (2中国科学院大学 北京 100049)

热工学 制冷与低温工程 自由活塞斯特林制冷机 排出器 等效机械阻尼

1 引 言

近年来,高温超导强电技术逐渐成熟，作为重要支撑子系统，在60—80 K温区提供百瓦级甚至千瓦级冷量的小型低温制冷机非常关键[1-3]。目前实验室和示范应用中大多采用GM制冷机，但其效率较低，而且需定期维护。自由活塞斯特林制冷机具有结构紧凑、效率高、运动部件少、可靠性高等优点，有望成为高温超导强电应用中较为理想的制冷机，图1给出一种典型的自由活塞斯特林制冷机结构示意图。2011年，美国Superconductor Technologies公司设计的一台自由活塞斯特林制冷机，输入2.2 kW电功时，在65 K的制冷温度下获得了100 W的冷量[4]。2014年，Infinia公司一台大冷量自由活塞斯特林制冷机在77 K的制冷温度获得了650 W的制冷量, 输入电功为5.8 kW，整机相对卡诺效率约30%[5]。国内自由活塞斯特林制冷机的研究在大冷量领域还相对较少，2014年中国科学院理化所进行了大冷量自由活塞制冷机的理论设计[6]，随后在80 K的制冷温度下获得了78 W制冷量的初步实验结果[7]，此实验结果与计算设计预期差距较大，其中原因有待更深入的理论分析和实验验证。……