35K双级斯特林制冷机热动力特性理论与实验研究的开题报告.docx

35K双级斯特林制冷机热动力特性理论与实验研究的开题报告

一、研究背景

双级斯特林制冷机是一种高效、环保的制冷设备，由于其具有制冷温度低、制冷效率高、稳定性好等特点，被广泛应用于航空航天、能源利用、军事以及工业领域等。现有的热动力特性研究主要集中在单级斯特林制冷机上，这些研究成果只能提供单级斯特林制冷机的工作性能参数，无法直接应用于双级斯特林制冷机上。而对于双级斯特林制冷机的热动力特性研究，目前国内外还没有形成完整的理论框架，也缺乏相关的实验数据支持。因此，研究双级斯特林制冷机的热动力特性对于推动双级斯特林制冷机产业的发展和应用具有非常重要的意义。

二、研究目的与意义

本研究旨在应用热力学和流体力学等相关理论，通过数值计算和实验测试方法，研究双级斯特林制冷机的热动力特性，包括其制冷功率、制冷效率、制冷温度差、热源侧温度和排气温度等技术参数。具体研究内容包括：

1.研究双级斯特林制冷机的理论模型，建立一种基于模态分析的计算模型，以预测双级斯特林制冷机的性能。

2.分析和优化双级斯特林制冷机的工作参数，包括气体和工作流体的选择、热源和冷源的温度、压力等关键参数。通过数值计算和实验测试方法研究这些参数对双级斯特林制冷机工作性能的影响。

3.利用实验测试方法验证数值计算结果的合理性，采用真空焊接技术制备典型的双级斯特林制冷机样机，并对其性能进行实验测试，深入探究制冷机的工作原理和性能特点。

通过对双级斯特林制冷机的热动力特性进行深入研究，能够为双级斯特林制冷机的实际应用提供理论依据和技术支撑，促进该技术的发展和应用，为实现节能减排和环保发展做出贡献。

三、研究方法和技术路线

本研究主要采用数值计算和实验测试相结合的方法，具体技术路线如下：

1.建立双级斯特林制冷机热动力特性理论模型，通过建立热力学方程、传热方程和流体力学方程等，分析双级斯特林制冷机的工作原理和特点，以预测其性能。

2.对双级斯特林制冷机的关键工作参数进行分析和优化，包括气体和工作流体的选择、热源和冷源的温度、压力等参数。通过数值计算方法分析这些参数对制冷机工作性能的影响，并进行参数优化和方案设计。

3.制备典型的双级斯特林制冷机样机，采用真空焊接技术制备制冷机元件，组装成样机，对其性能进行实验测试。通过测试结果对理论模型和数值计算结果进行验证和优化。

四、研究预期成果

本研究预期达到以下成果：

1.建立一种基于模态分析的计算模型，以预测双级斯特林制冷机的性能。

2.分析和优化双级斯特林制冷机的热动力特性，包括其制冷功率、制冷效率、制冷温度差、热源侧温度和排气温度等技术参数，提出相关的优化方案。

3.制备出典型的双级斯特林制冷机样机，对其性能进行全面的实验测试，验证理论模型和数值计算的合理性和准确性。

4.提出双级斯特林制冷机热动力特性优化技术和应用方案，能够为该技术的发展和应用提供技术支撑和理论依据，实现节能减排和环保发展。