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斯特林型脉管制冷机声功匹配机理与实验研究

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

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