| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-9页 |
| 主要符号表 | 第21-23页 |
| 1 绪论 | 第23-44页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第23-25页 |
| 1.2 脉管制冷机简介及研究进展 | 第25-38页 |
| 1.2.1 脉管制冷机简介 | 第25-27页 |
| 1.2.2 脉管制冷机的研究进展 | 第27-38页 |
| 1.2.2.1 早年探索期:基本型脉管制冷机的发明 | 第28-29页 |
| 1.2.2.2 高速成长期:调相机构发展 | 第29-32页 |
| 1.2.2.3 平台发展期:应用导向研究 | 第32-38页 |
| 1.3 斯特林型脉管制冷机的关键问题 | 第38-41页 |
| 1.4 本文的主要工作 | 第41-44页 |
| 2 脉管制冷机损失机理 | 第44-67页 |
| 2.1 脉管制冷机的制冷机理和声功的关系 | 第44-52页 |
| 2.1.1 开式系统能量分析(控制体积) | 第44-48页 |
| 2.1.1.1 非稳定流动的能量方程式 | 第45页 |
| 2.1.1.2 时均值处理 | 第45-47页 |
| 2.1.1.3 五个控制体积的能量流 | 第47-48页 |
| 2.1.2 闭式系统能量分析(控制质量法) | 第48-49页 |
| 2.1.2.1 非稳定控制质量能量分析 | 第48-49页 |
| 2.1.2.2 两个控制质量的能量分析 | 第49页 |
| 2.1.3 声功与制冷机理的关系 | 第49-52页 |
| 2.1.3.1 声功与膨胀功 | 第50页 |
| 2.1.3.2 焓流和膨胀功 | 第50-51页 |
| 2.1.3.3 焓流与声功 | 第51页 |
| 2.1.3.4 声功与制冷量 | 第51-52页 |
| 2.2 脉管制冷机冷头的损失机理与声功的关系 | 第52-62页 |
| 2.2.1 声功传输过程中的三种不可逆损失 | 第53-58页 |
| 2.2.1.1 有限温差传热损失 | 第53-55页 |
| 2.2.1.2 摩擦压降损失 | 第55-56页 |
| 2.2.1.3 混合熵增损失 | 第56-58页 |
| 2.2.2 冷头各部件的三种损失分析 | 第58-62页 |
| 2.2.2.1 级后冷却器损失和冷端换热器损失 | 第58-59页 |
| 2.2.2.2 回热器损失 | 第59页 |
| 2.2.2.3 脉管的损失 | 第59-60页 |
| 2.2.2.4 调相机构 | 第60页 |
| 2.2.2.5 带损失的能流方程 | 第60-62页 |
| 2.3 基于损失机理的声功匹配 | 第62-66页 |
| 2.3.1 回热器的优化思路 | 第62-63页 |
| 2.3.2 声功的相角 | 第63-65页 |
| 2.3.3 声功的压力振幅 | 第65-66页 |
| 2.3.4 声功匹配方法的思路 | 第66页 |
| 2.4 本章小结 | 第66-67页 |
| 3 基于冷头声功需求的线性压缩机高性能使用方法 | 第67-86页 |
| 3.1 活塞受力和能量分析 | 第67-69页 |
| 3.2 两种理想输出状态:最高效率和最大声功 | 第69-74页 |
| 3.2.1 电流相角 | 第69-71页 |
| 3.2.2 电流和速度 | 第71页 |
| 3.2.3 频率 | 第71-73页 |
| 3.2.4 最大声功曲线和最高效率曲线 | 第73-74页 |
| 3.3 实际输出:声功与效率的折中 | 第74-79页 |
| 3.3.1 应用场景一 | 第74-76页 |
| 3.3.2 应用场景二 | 第76-78页 |
| 3.3.3 应用场景三 | 第78-79页 |
| 3.4 压力振幅优化 | 第79-84页 |
| 3.4.1 频域下的受力分析 | 第79-80页 |
| 3.4.2 矢量三角形模型 | 第80-81页 |
| 3.4.3 压缩机的输出压力振幅极限 | 第81-82页 |
| 3.4.4 最大声功曲线的输出压力振幅 | 第82页 |
| 3.4.5 给定声功的压力振幅 | 第82-84页 |
| 3.5 本章小结 | 第84-86页 |
| 4 声功测量的新方法 | 第86-98页 |
| 4.1 压缩机内声功的测量 | 第86-88页 |
| 4.1.1 活塞运动法测量声功 | 第86-87页 |
| 4.1.2 能量守恒法测量声功 | 第87-88页 |
| 4.2 冷头关键位置声功的测量 | 第88-97页 |
| 4.2.1 筒化模型下声功间关系 | 第88-90页 |
| 4.2.2 实际回热器分析 | 第90-92页 |
| 4.2.2.1 压力相位变化影响 | 第90-91页 |
| 4.2.2.2 非等温换热影响 | 第91-92页 |
| 4.2.3 模型初步验证 | 第92-97页 |
| 4.3 本章小结 | 第97-98页 |
| 5 斯特林型脉管制冷机实验装置 | 第98-116页 |
| 5.1 制冷机系统 | 第98-105页 |
| 5.1.1 线性压缩机 | 第98-99页 |
| 5.1.2 传输管系统 | 第99-100页 |
| 5.1.3 制冷机冷头 | 第100-105页 |
| 5.1.3.1 回热器 | 第101-102页 |
| 5.1.3.2 脉管 | 第102页 |
| 5.1.3.3 换热器 | 第102-104页 |
| 5.1.3.4 调相系统 | 第104页 |
| 5.1.3.5 过渡管 | 第104-105页 |
| 5.2 辅助系统 | 第105-106页 |
| 5.2.1 变频电源 | 第105页 |
| 5.2.2 冷水机组 | 第105-106页 |
| 5.2.3 真空绝热系统 | 第106页 |
| 5.3 测量监控系统 | 第106-109页 |
| 5.3.1 温度测量 | 第106-108页 |
| 5.3.2 压力测量 | 第108页 |
| 5.3.3 活塞位移测量 | 第108-109页 |
| 5.3.4 压力相角测量 | 第109页 |
| 5.3.5 制冷量测量 | 第109页 |
| 5.4 测量系统误差分析 | 第109-115页 |
| 5.4.1 温度测量误差 | 第109-111页 |
| 5.4.1.1 系统误差 | 第109-110页 |
| 5.4.1.2 随机误差 | 第110-111页 |
| 5.4.2 压力测量误差 | 第111-113页 |
| 5.4.2.1 平均压力误差分析 | 第112-113页 |
| 5.4.2.2 压力振幅误差分析 | 第113页 |
| 5.4.3 位移测量 | 第113-114页 |
| 5.4.4 其它参数测量 | 第114-115页 |
| 5.5 本章小结 | 第115-116页 |
| 6 大功率斯特林型脉管制冷机实验研究 | 第116-137页 |
| 6.1 线性压缩机高效输出方法验证 | 第116-123页 |
| 6.1.1 CFIC-2S297W型压缩机参数校核实验 | 第116-119页 |
| 6.1.2 压缩机输出声功模型实验验证 | 第119页 |
| 6.1.3 压力振幅矢量三角形模型验证实验 | 第119-123页 |
| 6.1.3.1 压力振幅与位移正比现象的解释 | 第120-122页 |
| 6.1.3.2 最大压力振幅实验 | 第122-123页 |
| 6.2 冷头关键部件优化实验 | 第123-128页 |
| 6.2.1 脉管整流实验 | 第124-126页 |
| 6.2.2 冷端换热器实验 | 第126-128页 |
| 6.3 基于声功匹配的整机优化实验 | 第128-136页 |
| 6.3.1 并联传输管有效性实验 | 第130-131页 |
| 6.3.2 整机优化实验 | 第131-136页 |
| 6.3.2.1 调相实验 | 第132页 |
| 6.3.2.2 最佳并联气库组合 | 第132-134页 |
| 6.3.2.3 最佳工况损失分析 | 第134-136页 |
| 6.4 本章小结 | 第136-137页 |
| 7 全文总结 | 第137-140页 |
| 7.1 全文总结 | 第137-138页 |
| 7.2 本文创新点 | 第138页 |
| 7.3 研究展望 | 第138-140页 |
| 参考文献 | 第140-145页 |
| 作者简历及在学期间所取得的研究成果 | 第145-147页 |
| 致谢 | 第147-148页 |