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高频脉冲管制冷机冷端无运动部件，体积小，长寿命等优点使其在空间应用等领域具有重要作用，近年来得到了飞速发展。脉冲管制冷机通过内部气体的交变流动产生制冷效应，其制冷性能与内部气体的相位关系密切相关，不同的相位关系对应于气体的热力过程以不同的形式在不同的位置发生，但是目前对脉冲管制冷机内部相位关系的研究还很不充分。本文通过对不同相位关系情况下气体微团热力过程的具体分析，解释了脉冲管制冷机的制冷原理，并从相位差与幅值的角度研究了各种改进形式对制冷性能的影响，另外从事了大量制冷机样机的实验研究，主要研究内容如下：
1.脉冲管制冷机及交变流动的理论研究。从热力学的角度分析得出脉冲管制冷机中蓄冷器的泵热作用，并用简单的模型循序渐进地给出理想情况下蓄冷器内部气体微团的理论制冷量，对影响脉冲管制冷机性能的因素给出新的理解；在对阻力元件和容性元件两端相位关系研究的基础上给出交变流动相位差产生的原因；分析了不同形式脉冲管制冷机内部的相位分布和各种改进形式提高制冷机性能的原因。
2.脉冲管制冷机内部交变流动的实验研究。利用动态测量实验台测量交变流动过程中的动态压力和质量流量，研究了不同元件及各种类型脉冲管制冷机在不同情况下的相位和幅值特性，验证了理论分析的结果，并通过实验数据得出各种改进形式提高脉冲管制冷机性能的主要原因。
3.长颈管内部气体交变流动特性的理论与实验研究。设计了实验测量长颈管内部交变流动状态的测量单元，然后通过数值模拟的方法指导了测量单元的结构改进，并通过实验验证其正确性；通过实验测量和数值模拟研究了不同情况下长颈管内部沿程质量流量和压力波的分布特性，并将实验测量结果与数值计算结果对照发现，数值计算和实验测量两种方法都能够较准确地给出长颈管内部的交变流动状态，因而探索出能够测量和计算长颈管内部流动状态的准确可行的研究方法。
4.脉冲管制冷机的微型化和实用化研究。在对脉冲管制冷机内部交变流动的理论与实验研究的基础上，对制冷机进行优化，研制出冷指外径分别为14mm、10mm和6mm的微型同轴脉冲管制冷机；在冷指外径14mm的脉冲管实验样机的基础上制作出两种不同形式的工程样机，可以满足不同的需要；将冷指外径10mm的工程样机应用于实际科研项目，达到较好的性能指标；研制的冷指外径6mm的制冷机是目前世界上唯一能在80K提供一定制冷量的这一尺寸的脉冲管制冷机。