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脉冲管制冷机是对回热式低温制冷机的一次重大革新，它完全取消了低温端的运动部件，具有结构简单、运行可靠、寿命长等显著优点，近年来对脉冲管制冷机的研究已经取得了巨大的进步和成就。在本文中，采用数值模拟的方法研究了筛流器和脉冲管内的流动。筛流器抑制湍流的积极作用已经显示在本文的结果中。通过数值模拟，发现了脉冲管内一种新的非对称现象并分析了该现象，这种现象主要是由脉冲管两端的筛流器和管壁的粘性共同作用引起的，这种非对称现象能够降低脉冲管制冷机的性能。关于这种非对称现象的特性，要结合实际的脉冲管内的交变流动以及气体管壁之间的热交换，做更深入的研究。
本文提出了一种新型的换热器式脉冲管制冷机。传统的脉冲管制冷机都是采用蓄冷器，而在对流脉冲管制冷机(CFPTR)中，采用两个完全对称的脉管从而避免了使用蓄冷器。混合式脉冲管制冷机(HPTR)包括一个传统的蓄冷器式脉冲管制冷机，工作在预冷级，一个对流脉冲管制冷机，工作在第二级。本文将对该新型制冷机进行热力学分析，并采用商用CFD软件包CFX对该新型脉冲管的部件进行辅助设计。交变流动换热器内的气体流动和热交换很复杂，而换热器的性能影响整个混合式制冷机的性能，本文对混合式脉冲管制冷机进行了实验研究，给出了一些实验结果，并对换热器的蓄冷器效应和各种损失做初步的分析，更多的关于交变流动的换热器和非稳态的传热需要在未来的研究工作中探索。
本文提出了对流G-M制冷机的概念，并初步建立了分析模型来研究活塞的运动和制冷机的性能，得出了一些具有初步指导意思的结论。由于对流G-M制冷机是一种新型的制冷机，在未来的研究工作中，基于该模型，寻找更佳的制冷机结构参数，尤其是无气库的对流G-M制冷机，因为该制冷机有着简单的结构和相对较大的性能提高的潜力。在模型分析的基础上，要对该结构的制冷机进行实验研究，因为换热器取代了蓄冷器，压力损失减小了，相对于蓄冷器型G-M制冷机，其制冷量的潜力更人。
本文还为第二代北京正负电子对撞机的超导磁体设计人型氦低温系统，用数值仿真的方法，对该低温系统的流程进行了计算和优化，并得出了低温各种各个部件的热力学状态，对最终确定低温系统的指标和下一步的工程设计具有指导意义。