【摘 要】
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脉管制冷机低温下没有运动部件，具有结构紧凑、可靠性高、振动小等优点，广泛应用于空间探索、军事、物理等领域。脉管制冷机中气体流动为交变流动，然而当制冷机中引入一个环路时，便有形成直流的可能。一些理论研究表明，在理想气体的温区任何方向的直流都会降低制冷效率。然而相关研究并未得到实验验证，对于液氮温区直流对脉管制冷机的影响机理也尚未得到充分研究，因此本文通过引入可控直流的方法予以实验研究以及探索直流在液
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脉管制冷机低温下没有运动部件，具有结构紧凑、可靠性高、振动小等优点，广泛应用于空间探索、军事、物理等领域。脉管制冷机中气体流动为交变流动，然而当制冷机中引入一个环路时，便有形成直流的可能。一些理论研究表明，在理想气体的温区任何方向的直流都会降低制冷效率。然而相关研究并未得到实验验证，对于液氮温区直流对脉管制冷机的影响机理也尚未得到充分研究，因此本文通过引入可控直流的方法予以实验研究以及探索直流在液氮温区的影响机理，主要开展了以下几方面的研究工作：
1)利用整机模拟软件Sage对脉管制冷机进行了建模，模拟了频率、充气压力、输入功率等运行参数对制冷机性能的影响，确定了最佳运行参数。并在此基础上对直流的影响进行了模拟，为液氮温区直流的实验研究提供了参考。
2)在模拟的基础上，自行设计搭建了液氮温区的可控直流实验台，对直流的影响进行了实验探索，与前人研究不同的是，本实验发现在液氮温区正向直流可以提升制冷性能，在45K、60K、80K、105K温区固定加热量的情况下最大可以降低0.32K、0.17K、0.45K、0.40K的制冷温度。同时本研究发现液氮温区在正向直流相对于交流量振幅小于3.5‰的范围内制冷效率相对于无直流的工况并未降低，脉管制冷机具有允许一定的正向直流的存在的特性。
3)对直流对于回热器以及脉管的影响分别作了理论分析，并初步解释了直流提升制冷性能的原因。正向直流将会带来热负荷，但是由于回热器有吸收热负荷的能力而使这部分热负荷没有完全转换为冷端焓流的增加，而正向直流降低了脉管冷端的各项损失，所以也增加了脉管冷端的焓流，在这两者的共同作用下使得制冷性能得以提升。
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