20K斯特林型脉管制冷机性能优化研究

"20 K温区单级斯特林型脉管制冷机的研究主要集中在降低关键部件的损失，提升整机性能。研究人员运用Sage计算软件对制冷机进行模拟，通过实验与模拟结果的对比验证了模拟程序的准确性。研究发现，仅使用惯性管气库调相时，理论计算的最低制冷温度低于实验值约9K。而采用双向进气与惯性管调相的组合方式，则能实现与实验结果相近的制冷效果。此外，引入虚拟的振子阻尼调相机构能够进一步优化制冷机性能，使得无负荷制冷温度和30K时的制冷量都得到改善，优于仅使用双向进气和惯性管的调相组合。" 这篇论文详细探讨了斯特林型脉管制冷机在20 K温区的工作原理和性能优化策略。斯特林制冷机是一种利用气体的压缩和膨胀来实现制冷的设备，其核心部分包括脉管制冷机的调相系统和水冷器。调相系统的作用是确保气体在工作循环中的相位同步，从而提高制冷效率。论文中提到的惯性管气库调相和双向进气调相是两种不同的调相方法。 惯性管气库调相依赖于气体在惯性管中的存储和释放来调整相位，而双向进气调相则是通过改变气体流入脉管制冷机两端的速率来调控。实验结果显示，单一的惯性管调相可能造成制冷效果的下降，而结合双向进气的方式可以有效改善这一状况。 为了进一步提升制冷机的性能，作者提出了虚拟的振子阻尼调相机构。这种结构利用阻尼机制来调整气体振荡，理论上可以优化气体流动，降低能量损失，从而达到更低的制冷温度和更大的制冷量。在模拟测试中，该调相机构的表现优于之前提出的组合调相方案。 斯特林型脉管制冷机在科研和工业领域有广泛应用，例如在低温物理实验、量子计算和红外探测等技术中。因此，对其性能的深入研究和优化对于推动相关技术的发展至关重要。本研究通过理论分析和实验验证，为斯特林制冷机的改进提供了有价值的参考依据，有助于未来设计出更高效、更稳定的20 K温区制冷装置。