高频大功率回热制冷机理研究

高温超导技术的发展对低温制冷机提出了大制冷功率、高可靠性的要求，传统的低温制冷机无法完全满足应用要求。脉管制冷机没有低温下的运动部件，从根本上解决了常规回热式低温制冷机普遍存在的冷腔振动、机械磨损等突出问题，可望实现长寿命运行，因而在超导应用、空间技术、通讯、电力等高科技领域中有着巨大的应用潜力。本项目将从热力学、热声学及现代低温传热理论出发，在数值模拟和实验工作的基础上，以提高脉管制冷机在30K温区的制冷效率为目标，着重研究大尺寸下、高频（20-70Hz）大功率回热器的传热与流动特性，揭示回热器的损失机理，寻求强化回热器效率的措施；探索在高频大功率条件下实现高效换热的方法、相位调节手段和多级级联方式，从而强化脉管制冷效应；建立和完善30K温区百瓦级脉管制冷机实验装置，进一步提高脉管制冷机在30K温区的制冷效率，最终为拓展低温制冷机的大规模工业应用奠定基础。