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随着超导理论、高温超导材料技术的深入发展和电力系统迅速增长的需求，高温超导(HTS)限流器、超导电缆等高温超导电力技术相继出现并被广泛研究。其中，超导电缆已经在很多国家投入电网系统正式运行。在超导电力应用系统的研究过程中，低温技术与超导技术是相互发展，协调促进的。超导技术应用的普及对制冷量、制冷效率、制冷温度、可靠性和安全性等低温技术参数提出了更严格的要求。同时，制冷机的另一个重要应用是液化天然气领域，包括液化与蒸发气再凝缩，对130K温区的制冷量和效率有更高的要求。
目前，在高温超导设备工业的应用中，G-M制冷机、斯特林制冷机和布雷顿制冷机都被采用。但是，G-M制冷机制冷机效率太低，无维护周期太短；斯特林制冷机效率虽高，但无维护周期也短；布雷顿制冷机虽然效率高，无维护周期长，但造价高昂。因此近年来，大功率脉管制冷机由于在低温端无运动部件、运行稳定等优点逐渐成为低温制冷领域的研究热点，其具有潜在效率高，无维护周期长，造价较低等优点。然而，500W大功率脉管制冷机效率与小型制冷机相比，效率仍然不足，且仍有很多问题需要研究，主要包括：惯性管与脉管连接处大截面积变化导致的流动损失；调相机构的性能研究；大功率脉管制冷机的效率低下等。针对以上问题，本文的工作内容和工作重点主要包括：
1.在大功率脉管制冷机的研究背景下，模拟了惯性管—气库调相结构中脉管和惯性管之间的三种连接方式：使用传统的锥形过渡装置、导流丝网均流装置和挡板。模拟结果表明使用锥角连接时，流动损失几乎为零；使用丝网均流装置连接会造成一定的损失，但流场较均匀；添加挡板会使脉管内层流分布更加均匀。
2.在惯性管调相的基础上讨论了大功率斯特林型脉管制冷机中惯性管在宽广频率范围下的特性，为之后的声功回收型脉管制冷机做理论准备。在普通的惯性管脉管制冷机中，惯性管通过消耗声功来达到调相的功能。当在某一特定的频率范围内，惯性管在调节相位的同时，声功的消耗达到最小，从而可回收节省出的那部分声功。
3.通过实验测试了惯性管型大功率脉管制冷机的性能参数，主要研究了运行频率、充气压力、输入电压等参数对制冷机性能的影响，并且对实验台的真空系统和均流器装置进行了优化，在充气压力为2.5Mpa，频率50Hz，制冷量为400W时，制冷机在125.6K获得了13.06%的比卡诺效率。
4.完成了推移活塞型脉管制冷机实验台的设计与组装，并对其进行了基本的性能测试，获得的最低温度为181.5K，实验结果不是很好，为后期的实验优化提供了参考依据。
目前，在高温超导设备工业的应用中，G-M制冷机、斯特林制冷机和布雷顿制冷机都被采用。但是，G-M制冷机制冷机效率太低，无维护周期太短；斯特林制冷机效率虽高，但无维护周期也短；布雷顿制冷机虽然效率高，无维护周期长，但造价高昂。因此近年来，大功率脉管制冷机由于在低温端无运动部件、运行稳定等优点逐渐成为低温制冷领域的研究热点，其具有潜在效率高，无维护周期长，造价较低等优点。然而，500W大功率脉管制冷机效率与小型制冷机相比，效率仍然不足，且仍有很多问题需要研究，主要包括：惯性管与脉管连接处大截面积变化导致的流动损失；调相机构的性能研究；大功率脉管制冷机的效率低下等。针对以上问题，本文的工作内容和工作重点主要包括：
1.在大功率脉管制冷机的研究背景下，模拟了惯性管—气库调相结构中脉管和惯性管之间的三种连接方式：使用传统的锥形过渡装置、导流丝网均流装置和挡板。模拟结果表明使用锥角连接时，流动损失几乎为零；使用丝网均流装置连接会造成一定的损失，但流场较均匀；添加挡板会使脉管内层流分布更加均匀。
2.在惯性管调相的基础上讨论了大功率斯特林型脉管制冷机中惯性管在宽广频率范围下的特性，为之后的声功回收型脉管制冷机做理论准备。在普通的惯性管脉管制冷机中，惯性管通过消耗声功来达到调相的功能。当在某一特定的频率范围内，惯性管在调节相位的同时，声功的消耗达到最小，从而可回收节省出的那部分声功。
3.通过实验测试了惯性管型大功率脉管制冷机的性能参数，主要研究了运行频率、充气压力、输入电压等参数对制冷机性能的影响，并且对实验台的真空系统和均流器装置进行了优化，在充气压力为2.5Mpa，频率50Hz，制冷量为400W时，制冷机在125.6K获得了13.06%的比卡诺效率。
4.完成了推移活塞型脉管制冷机实验台的设计与组装，并对其进行了基本的性能测试，获得的最低温度为181.5K，实验结果不是很好，为后期的实验优化提供了参考依据。