徐安波，陈晓屏，李昊岚，孙 皓

（昆明物理研究所，云南 昆明 650223）

0 引言

斯特林制冷机具有体积小、重量轻、振动小、寿命长等优点，常用于红外探测、航空航天、低温医疗、低温物理等领域[1-2]。传统的斯特林制冷机采用润滑油或活塞环密封，润滑油会造成蓄冷器“冰堵”，活塞环密封存在磨损，因而工作寿命受到限制[3]。随着低温技术的发展，间隙密封作为斯特林制冷机的一项关键技术，对制冷机的性能和寿命有至关重要的影响。斯特林制冷机间隙密封是利用活塞和气缸之间的径向微小间隙以及该间隙在轴向的一定长度来实现的一种密封方式。由于间隙的存在，当密封间隙两端存在压力差时，必然造成工质气体的泄漏，造成冷量的损失。

Reed 等[4]研究间隙密封中的流动状态为层流，提出间隙密封损失的理论计算公式，并通过 CFD（Computational Fluid Dynamics）软件对准稳态层流的二维模型进行仿真，验证了间隙损失的理论值和仿真结果基本吻合。Bailey 等[5]采用瞬态质量流得到斯特林制冷机活塞和气缸之间的间隙密封流动的质量流率，该方法需测量活塞位移和压比等几个参数，测试结果和分析结果很吻合。陈曦等[6]推导了交变压力波和活塞运动同时存在的情况下，环形间隙内的泄漏量和一个周期的平均泄漏量的理论计算公式，指出间隙泄漏量是由压差和活塞运动两部分组成。卢明[7]分析了直线密封和迷宫密封的流动特性，并运用Fluent 软件对间隙密封在稳态层流、定温、不可压、定黏度、内外壁面无相对运动的条件下进行数值模拟，模拟结果和理论推导很接近。……