一、微型斯特林制冷机振动主动控制（论文文献综述）
赵鹏[1]（2021）在《星载斯特林型脉管制冷机性能波动研究》文中认为星载斯特林型脉管制冷机（简称脉管制冷机）作为航天红外相机载荷和低温光学系统的重要组成部分,为红外焦平面器件提供低温冷源,以提升红外相机的成像质量。“十二五”以来,我国的红外焦平面遥感技术发展迅速,促进了我国自主知识产权的星载脉管制冷机的水平提升。而红外遥感载荷从预研转向业务应用的发展,也对星载脉管制冷机产品的性能一致性提出了更高的要求,需要摆脱原有的研发型生产模式,建立长寿命、高可靠、高一致性、高效生产的货架式航天产品体系,以满足日益繁重的航天研制任务需求。星载脉管制冷机要实现型谱产品,其性能必须具备较高的一致性,因此确定影响制冷机性能的主要因素,降低制冷机性能波动,即提高制冷机性能的一致性,是本课题的任务和目标,也是一项较复杂且难度大的系统工程,需要投入大量资源和智力。本文以某型号项目所使用的12W@85K型同轴脉管制冷机为主要研究对象,同时采用一台6W@95K型直线脉管制冷机进行辅助分析,并专门设计了一台可拆卸压缩机和冷指,开展变参数的专项验证实验。首先,针对在工艺控制范围内（各影响因素的变化幅度较小）的各因素对制冷机性能的影响进行数值模拟分析及实验研究;其次,通过Logistic有序回归、基于机器学习语言的随机森林回归及XGBoost回归方法得出制冷机性能预测模型,并得出影响性能波动的各因素的特征重要度;最后,将回归模型结果与其实验研究结果进行对比分析。主要的研究工作如下:1)脉管制冷机的热力学及动力学分析（1）根据脉管制冷机的热力学基础理论,开展以下研究:首先,基于焓流调相理论建立脉管制冷机的整机相位图,分析脉管制冷机内部零部件的相位情况,并分析整机的相位最佳区域;其次,研究了制冷机主要零部件的能量损失状况,其中重点分析了回热器的损失情况,包括压降损失、表面换热损失、导热损失对制冷机效率的影响。（2）基于压缩机活塞的受力基础控制方程,开展以下研究:首先,通过向量分析方法对压缩机活塞进行力学分析;其次,引入欧拉方程,将压缩机的控制方程和电压平衡方程转化为复数形式进行求解,再根据阻抗的定义,得出电机效率和压缩机的PV功转换效率的关系式,分析影响压缩机效率的因素。（3）设计并制造了90K温区的直线型及同轴型脉管制冷机,分别比较了两者的时均焓流、内部各零部件损失、压比变化、PV功与实际输入功。研究表明,直线型脉管制冷机具有更少的能量损失及更优的制冷性能,且热力参数结果与基础理论具有较好的契合度。通过对脉管制冷机的热力学及动力学原理进行分析,为制冷机一维数值建模提供支撑,并为制冷机性能一致性提高提供了思路。2)脉管制冷机性能波动影响因素的数值模拟及实验研究首先,结合脉管制冷机的热力学和动力学分析,建立12W@85K同轴型脉管制冷机的一维数值模型;之后,对理论上会导致制冷机性能波动的各影响因素,应用数值模拟、实验分析、相关性分析等方法开展研究工作,得出各影响因素在工艺控制范围内（各影响因素的变化幅度较小）对制冷机性能的影响结果。经实验研究结果表明:在工艺控制范围内,回热器丝网填充率（12W@85K制冷量的实际输入功变化为6.11Wac）和压缩机磁感应强度（12W@85K制冷量的实际输入功变化为3.52Wac）对制冷机性能影响程度分列第一和第二位;压缩机活塞与气缸的密封间隙、压缩机电机电阻、压缩机与冷指连管不同造型、回热器丝网填充深度、回热器丝网丝径、气库容积、惯性管1长度、惯性管2长度、充气压力、回热器热端温度等十项影响因素对制冷机性能的影响相对较小。因此可得:要降低制冷机性能波动,需要重点控制回热器丝网填充率和压缩机磁感应强度的一致性。3)脉管制冷机的性能回归及影响因子的特征重要度研究在本文第4章的研究基础上,选取理论上对制冷机性能产生一定影响或波动范围（最大值-最小值/平均值）>1%的参数作为自变量,包括:压缩机活塞与气缸的密封间隙、压缩机磁感应强度、压缩机电机电阻值、回热器丝网填充率、回热器丝网丝径、回热器丝网厚度6个影响因素为自变量X,制冷机性能为因变量Y（12W@85K的实际输入功来表征制冷机性能）。通过Logistic有序回归、基于机器学习语言的随机森林回归和XGBoost回归三种方法对影响制冷机性能波动的6个影响因素进行分析,回归结果表明:Logistic有序回归结果揭示影响制冷机性能的显着变量为回热器丝网填充率;随机森林及XGBoost回归结果均揭示影响制冷机性能的第一和第二重要特征分别为回热器丝网填充率和压缩机磁感应强度,此结论和第4章的研究结果一致。其余4个变量的特征重要度相对较低且在各模型里的排序略有差异;通过随机森林回归和XGBoost回归,建立了制冷机性能与自变量的预测模型,相对误差的平均值分别为5.62%和4.59%,确定性系数平均值分别为0.805和0.906,均可以对制冷机性能实现较好的预测,其中XGBoost回归具有更高的精确度。通过随机森林和XGBoost方法对制冷机性能进行回归分析,确定影响因素的特征重要度,再对其进行改进和控制,可以降低制冷机性能波动,提高性能一致性。通过基于机器学习语言的统计分析与理论实验研究相结合,在航天制冷机领域尚属首次,随着将来星载制冷机样本数据增多,也将为回归模型的精确度进一步提升提供支撑。
姚越峰[2]（2021）在《液氦温区JT制冷机降温过程研究》文中进行了进一步梳理预冷型JT制冷机技术是目前空间中获得4-6 K温区的主流技术,在空间中有广阔的应用前景。然而JT制冷机的降温速度相比于脉管制冷机和斯特林制冷机是缓慢的,并且目前对于JT制冷机的辅助降温方案仍没有定论。旁通管技术是国外目前空间JT制冷机中使用较广的,国内研究过程中发现了缺少低温下截止阀,结构复杂、空间利用率低的问题。并且目前对于降温过程缺少定量计算,对旁通管的方案可能存在的不足也没有充分的认识。本文对此开展了以下工作:1.搭建了JT制冷机末级换热器的降温模型。模型一对整个系统各点的焓值进行计算。定量分析了末级换热器在低温区降温过程中,系统可以从流体中得到的冷量。并且解释了节流前温度和蒸发器进入液氦温区的先后关系。在模型中加入熵产后,定量计算了降温过程中的熵产,对不同热负载下系统最终的稳定温度进行了分析。模型二对JT系统末级换热器进行数值模拟,采用有限差分法对套管的连续性方程和能量方程进行离散化。模型定量计算了不同结构尺寸,流量和内套管材料下旁通管辅助降温所需要的时间。并结构实际情况进行了模拟,和实验进行了对照。提出了提高采用旁通管时的降温速度的改进方案。2.探究了其他可行的降温方案,提出了采用氦热开关辅助JT系统进行降温的方案。结合JT制冷机明确了热开关的设计边界。根据需求设计了一款4K下开关比大于1000的氦气气隙式热开关。并进行了热开关的实验探究,使其符合JT制冷机降温的需求。通过对模型二的改进,搭建了采用热开关辅助降温的数值计算模型。通过模拟分析了该方案的可行性,并进行实验探究。最终在三级高压入口降温时间为10小时时,系统经过25个小时降温至4 K温区。在调节压缩机低压的过程中,测得的最低温为3.8 K。改进预冷换热器后,在三级高压入口降温时间为5小时时,系统经过15个小时降至4 K温区。
申运伟[3]（2021）在《液氢温区直接节流JT制冷机理论与实验研究》文中研究说明液氢长期在轨零蒸发技术对液氢温区大冷量低温制冷机提出了较高要求,通过方案对比发现,预冷型液氢温区JT制冷机有潜力实现空间大冷量的目标。然而,当前空间用液氢温区JT制冷机可提供冷量较小,且制冷机降温初期需要旁通,结构相对复杂。对于液氢温区大冷量JT制冷机,其内在机理和不同工况下制冷特性尚不明确,解决这些问题是提升JT制冷机冷量及效率的关键。针对当前研究不足,本文具体开展工作如下:1.提出了液氢温区直接节流制冷新流程基于对典型JT制冷机理的分析,提出了液氢温区直接节流制冷新流程,解释了直接节流JT制冷机极限工况存在的原因。基于热力学分析,研究了直接节流JT制冷机与典型JT制冷机在不同预冷温度和高压压力下等温压缩功的变化特性。在给定制冷量条件下,以JT压缩机等温压缩功为优化目标,阐明了典型JT制冷机与直接节流JT制冷机在优化等温压缩功及对应的优化高压压力上的差别和内在机理;指出预冷温度较低（≤32 K）时,直接节流JT制冷机与典型JT制冷机性能接近,具有空间应用潜力。2.研究了液氢温区大冷量直接节流JT制冷机降温及制冷特性基于直接节流JT制冷机优化模型选择设计参数,搭建了液氢温区大冷量直接节流JT制冷机实验样机,实现了在液氢温区提供10 W以上冷量的目标。基于实测数据,对其降温特性进行分析,获得了JT制冷机降温过程中温度变化的规律。研究了不同热负荷加载模式下直接节流JT制冷机的冷量特性,阐明了不同热负荷加载模式下温度及流量的变化特性。对不同预冷温度下直接节流JT制冷机冷量特性开展了实验研究,揭示了预冷温度对JT制冷机冷量特性的影响。3.验证了涡旋压缩机驱动深低温预冷型JT制冷机的可行性采用无油浮动涡旋压缩机驱动液氦温区JT制冷机,获得了闭式液氦温区JT制冷机稳定性能数据,揭示了无油浮动涡旋压缩机背压对其?效率具有重要的影响。通过氢气压缩实验,指出了无油浮动涡旋压缩机与线性压缩机用于氢气压缩前需进行改造。基于涡旋压缩机（含油）氢气压缩成功应用经验,采用该压缩机驱动液氢温区JT制冷机,获得了闭式液氢温区JT制冷机稳定的性能数据,为闭式液氢温区JT制冷机理的研究奠定了基础。
梁伟[4]（2021）在《巡天相机微振动建模与抑制技术研究》文中研究表明巡天相机内振源的微振动必然导致空间望远镜视轴抖动,是制约高精度深度巡天观测的核心问题之一。深度巡天观测任务对微振动抑制提出了极高要求,然而具有多源、多向特性的大拼接焦面巡天相机微振动抑制难度大,突破微振动抑制技术成为巡天相机研制成功的关键因素之一。论文以巡天相机的多源、多向微振动抑制为研究目标,通过突破转轴安装空间尺寸约束下的大口径机械快门微振动抑制、大冷量制冷机组的被动隔振等关键技术,在国内首次实现大拼接焦面巡天相机微振动的有效抑制,为推动巡天相机的成功研制奠定相关方面的技术基础。论文创新性成果包括:1)通过开展巡天相机微振动源建模与特性分析,揭示了旋转对开式快门在不同方向上激振力的抵消与加倍关系,以及制冷机的谐振频率与工作基频的倍率关系。首先研究刚性转子旋转的数理模型,建立对开式机械快门微振动数学模型,开展其微振动特性分析,揭示旋转对开式快门激振力是在旋转对开方向抵消、在两轴线平面法向方向加倍的低频谐波微振动。开展有限元仿真分析,设计并研制快门攻关件进行试验,两者的结果均验证旋转对开式机械快门数学模型的有效性。其次研究斯特林型脉管制冷机微振动机理,建立其微振动数学模型,分析制冷机的微振动特性,揭示制冷机的微振动为其工作基频及其倍频的谐波振动。设计制冷机攻关件微振动试验,结果表明制冷机在三个方向均是以工作基频及其倍频的谐波振动,也验证了制冷机振动数学模型的有效性。建立的机械快门、制冷机数学模型均作为后续微振动抑制技术研究的基础。2)针对机械快门工作频率低、快门转轴安装空间尺寸等资源严格受限、无法采用传统被动隔振抑制激振力的问题,提出基于驱动曲线优化的微振动抑制方法和基于凸轮与杠杆相结合的动态补偿抑制方法,实现旋转对开式机械快门微振动有效抑制。首先研究基于驱动曲线优化设计的旋转机械微振动抑制方法,分析方波、三角、正弦波驱动的快门激振力响应情况,发现优化驱动曲线能够抑制快门激振力。建立和修正数学优化模型,以残余振动力峰值绝对值最小为目标,采取单纯形法优化驱动曲线,以快门微振动数学模型计算的法向振动力由2.92N降低至1.72N,降低了41%,并得到了仿真验证。其次针对旋转对开式快门横向激振力抵消、法向激振力加倍的特性,研究一种基于凸轮与杠杆相结合的动态补偿抑制方法,分析杠杆的惯性力反向补偿、比例放大、产生轴向分量的机理,通过使杠杆质点惯性力与快门激振力相等的方式实现法向激振力的动态补偿抑制,设计并对置激振力抑制机构抵消轴向激振力分量。以多项式拟合凸轮曲线,以激振力残差最小为目标,以单纯形法优化获得凸轮曲线后进行微振动模型数值解算和运动学仿真,结果表明:抑制后激振力幅值由2.38N降至0.29N,抑制率87.8%;验证了动态补偿抑制方法和优化的有效性。这些方法解决了在工程约束下的空间大口径旋转对开式快门法向激振力的抑制问题。3)基于传统隔振布局形式的被动隔振系统易耦合、制冷机组安装空间有限、难以通过隔振支撑中心与被隔振系统质心重合方式实现解耦的问题,提出基于柔性环节三正交的弹性环簧片结构的被动隔振系统,解决大冷量制冷机组多向微振动抑制问题。分别建立刚性系统的隔振模型和弹性系统的耦合隔振模型,利用两种模型各自优势:刚性系统模型可用于隔振系统刚度、阻尼、耦合度等参数设计与分析,弹性系统耦合模型则用于被动隔振系统的性能分析与研究。提出隔振系统设计原则。针对制冷机多自由度振动特点,创新地提出了一种基于柔性环节三正交的弹性环簧片结构的被动隔振系统。柔性环节三正交弹性元件参数设计与分析表明:新弹性元件的结构形状实现了三个平移方向的解耦。完成制冷机组解耦隔振系统的设计。隔振系统的布局设计和耦合度分析表明:隔振系统六自由度是解耦的,并由模态分析所验证。从而解决了在有限空间限制下解耦隔离系统的设计问题。开展无阻尼和有阻尼隔振系统传递率分析;经有阻尼隔振系统隔振,制冷机组在工作基频50Hz的扰动力传递率达到94%～97%,实现了制冷机组的振动抑制需求。最终突破了大冷量制冷机组多向微振动的抑制技术。最后,论文开展巡天相机整机微振动抑制,仿真验证本文提出的各种振动抑制技术和方法。基于上述各微振动抑制技术和方法,开展巡天相机上微振动的集成仿真分析,结果表明:巡天相机整机抑制后的微振动满足巡天相机的任务要求,实现了微振动的抑制目标。
查睿[5]（2020）在《液氦温区四级高频脉冲管制冷机的理论与实验研究》文中认为近年来,随着探测技术和超导技术的蓬勃发展,作为其重要支撑的低温制冷技术也取得了长足的进展。脉冲管制冷机在低温区无运动部件,具有可靠性高、机械振动小、寿命长、效率高、电磁噪声低等突出优点,在越来越多的应用场合备受青睐。多级脉冲管制冷机通过采用多级结构可获取更低的制冷温度且实现多个不同温区的制冷量。本课题在国内首次开展针对液氦温区四级高频脉冲管制冷机的研究,将理论分析与实验验证相结合,深入探索四级高频脉冲管制冷机的运行机理,为填补国内研究空白,实现其在空间探测、低温超导等重要领域中的独立自主应用以及相关学科的发展奠定坚实的理论与实践基础。本文的主要研究内容如下:（1）系统澄清了四级高频脉冲管制冷机内部运行机理与损失机制建立四级高频脉冲管制冷机的二维计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）模型,研究蓄冷器内部三种不可逆损失的所占比例和分布情况,分析第四段蓄冷器内部混合填料比例与损失的关系,优化出最优的填料比例,研究充气压力和工作频率对蓄冷器内部压降损失和非理想换热损失的影响。利用CFD模型分析了冷指内部的相位特性。研究工作频率和低温调相温度对蓄冷器内部相位分布的影响。根据第四级的制冷性能确定最优的工作频率和调相温度。（2）揭示了四级高频脉冲管制冷机的级间耦合特性和性能耦合关系建立四级高频脉冲管制冷机的数值分析模型。系统研究各级之间制冷温度的耦合关系,澄清各级制冷性能对其它级制冷性能的影响。研究输入功率、充气压力和工作频率对各级制冷性能的影响。对第四级冷指的蓄冷器和调相机构的几何尺寸进行了优化设计。（3）探索出四级高频脉冲管制冷机的复合耦合结构在上述研究的基础上提出一种四级高频脉冲管制冷机的新型结构,并完成复合耦合结构的优化设计。将四级高频脉冲管冷指的前两级和后两级设计成气耦合的结构,然后两者之间再进行热耦合。采用两台线性压缩机进行驱动,前两级和后两级的工质分别为He-4和He-3。（4）建立了四级复合耦合型高频脉冲管制冷机的?分析理论体系建立每一级冷指的?流模型,探索各级之间的质量分配和?流分配的基本原理。研究各级蓄冷器和脉冲管的几何尺寸对?流分布的影响,研究运行频率和输入功率对?流分布的影响。提出采用?效率来评估气耦合结构的复合制冷效率,模拟四级复合耦合型高频脉冲管制冷机的制冷性能。（5）在国内首次研制出四级高频脉冲管和制冷机样机并完成实验验证完成四级高频脉冲管制冷机的设计、加工和装配,搭建实验台。研究压缩机运行参数对各级制冷性能的影响;研究各级之间制冷性能的相互影响与耦合关系;比较后两级分别采用He-4和He-3工质的制冷性能的差异。通过对实验数据的分析,验证前述理论分析的准确性和合理性。根据实验结果,四级高频脉冲管制冷机的无负荷制冷温度分别为62.40 K、35.70 K、13.50 K和4.23 K。当采用He-3作为工质时,第三级冷指和第四级的制冷温度进一步降低到9.5 K和3.3 K。四级同时取冷的制冷量分别为:4.4 W/70 K、1.0 W/40 K、0.29 W/15 K和0.025 W/5 K。该四级高频脉冲管制冷机的制冷性能已达到同类型机型的国际先进水平（目前国际上四级脉冲管制冷机的最优性能为美国洛克希德·马丁公司获得,无负荷制冷温度3.0 K,制冷量0.29 W/15 K和0.025 W/5 K）。
刘洋[6]（2020）在《航天直线斯特林制冷机驱动控制技术研究》文中提出红外遥感技术在信息获取和传达方面有着其他技术无法比拟的优势,人类正在借助红外遥感技术实现对农业、地质、海洋、气象、军事、环保等各个领域的观测,与国家的发展密切相关。随着科学技术的发展,航天红外探测器朝着大面元、长线列的方向发展,因此红外探测器对线性斯特林制冷机的驱动控制电路的驱动能力、电磁干扰、控温精度等指标要求越来越高,从而使得大功率制冷机驱动控制电路的性能提升和功能扩展变的非常急迫。红外探测器及其制冷机组件一般不提供宇航级驱动电路与控制软件,因此红外探测器的制冷机驱动控制器需要自主研发。针对上述问题,本文设计了一款驱动能力强、控温精度高的斯特林制冷机驱动控制系统,该制冷机驱动控制电路不仅可以满足工程应用需求,而且为后续中长波红外探测的需求奠定基础。以下是对该控制系统的几点研究:首先,通过大量查阅文献资料,了解国内外市场上目前可调研到在研红外探测器制冷机组件的发展现状,并分析学习国内外斯特林制冷机驱动控制器的研究现状和技术指标,根据斯特林制冷机控制器的实际需求提出研究内容和创新点。其次,针对斯特林制冷机的工作原理,介绍了制冷机使用音圈电机的力学模型和电学模型并进一步推导出其动态数学模型。并依据SPWM控制技术和数字PID控制设计了制冷机驱动控制方案。然后,依据斯特林制冷机驱动控制方案,设计了硬件电路、投产、测试并最终验证了基于FPGA和基于半桥驱动芯片IR2110的制冷机驱动控制方案。硬件系统包括:FPGA控制模块、二次电源电路、测温信号处理电路、AD转换电路和H桥功率驱动电路。最后,搭建了斯特林制冷机驱动控制系统的实验平台,对设计方案提出的技术指标进行测试,同时验证了温度闭环控制系统的稳定性和精度,最后对实验数据和偏差进行了分析。在此方案和结果的基础上,本文还提出了适用于短波和中长波的斯特林制冷机驱动控制方案,完成了制冷机驱动硬件电路和控制软件的详细设计。硬件系统包括:DSP控制模块、二次电源电路、温度信号处理电路、AD转换电路和功率驱动电路。软件设计包括:主程序设计、中断程序设计以及数字PID控制算法程序等,并对此设计方案进行简单的分析。
包磊[7]（2020）在《M42高速钢用于斯特林制冷机工况干摩擦磨损特性研究》文中认为斯特林制冷机是满足红外探测和卫星遥感降温需求的关键设备,活塞-气缸副作为其核心运动部件,其耐磨性直接影响制冷机的工作寿命和可靠性。传统在活塞表面喷涂涂层存在结合强度低、线膨胀系数大、开裂和喷涂质量不稳定等问题,并且磨屑以粉末形式自行脱落污染工质和阻塞回热通道,降低制冷效率。国外提出以硬度高、耐磨性好的M42高速钢作为摩擦副材料,淬火后珩磨、抛光处理,可有效延长服役时间,降低生产成本。为了提高活塞-气缸副的耐磨性和使用寿命,本文以M42高速钢为研究对象,以用于斯特林制冷机工况为工程背景,围绕M42高速钢的干摩擦磨损性能进行了深入研究。本文完成的主要研究工作及成果如下:（1）针对活塞-气缸副在工作过程中存在振动、冲击与磨损的现象,对使用工况进行了研究。结合机械振动理论建立了活塞振动系统的非线性动力学模型,计算出在预设参数下的作用力,借助ADAMS软件仿真得到活塞位移、速度和加速度曲线。详细分析了影响密封间隙的四个关键因素:装配误差、加工精度、热变形和侧向力,其中推导了活塞两类位置偏心的计算公式,探讨了活塞-气缸副的工艺参数控制,并对热变形与侧向力造成的间隙变化进行了研究。（2）针对M42高速钢材料性能研究不系统和不充分的问题,对M42高速钢材料性能进行了研究,进一步丰富了M42高速钢的材料数据库。通过单向拉伸试验和洛氏硬度计,获得了M42高速钢常温力学性能参数;借助JMat Pro软件计算并分析了M42高速钢的平衡相图、等温转变曲线、高温强度和热物性参数。（3）为研究M42高速钢用于摩擦副材料的可行性,开展了模拟实际工况的高频往复干摩擦试验,设计了圆柱-半凹圆柱面接触副试件及其夹具,以法向载荷、工作温度和往复频率为试验变量,利用正交试验法分别对M42高速钢基体及渗氮层进行试验,以摩擦系数、磨损量、表面粗糙度和圆柱度为表征参数,利用极差分析法分别确定了各试验变量影响的主次作用及变化趋势,通过观察微观形貌推断出磨损机制。结果表明:M42高速钢基体的磨损机制是粘着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损,渗氮处理能提高表面硬度和降低粘着效应,渗氮层磨损机制以疲劳磨损为主,粘着磨损和磨粒磨损不明显,表现出较好的耐磨性,可用于强化斯特林制冷机活塞表面。（4）针对磨损过程动态观测与计算困难的问题,对活塞-气缸副的磨损过程进行了模拟仿真,利用ANSYS模拟出不同法向载荷和位移幅值下的接触应力分布情况,结合Archard修正磨损计算模型推导出活塞-气缸副节点的磨损深度计算公式,计算出磨损区域中心节点在不同时刻的磨损深度,通过MATLAB拟合出中心节点磨损深度随时间的变化曲线,实现了对磨损过程的描述,并分别绘制出活塞与气缸磨损区域中心轮廓曲线,预测出磨损形态。
刘全新[8]（2020）在《自由活塞式斯特林制冷机设计及其整机性能测试研究》文中研究说明斯特林制冷机作为制冷机领域中的重要组成部分,其微型化、适用性灵活、系统性能稳定、降温速度快、以及制冷效率高等优势使其在理论研究和实用化上得到迅速发展,尤其以自由活塞式斯特林制冷技术的发展最为成熟。本文的研究重点是对一款自由活塞式斯特林制冷机进行设计分析,并在此基础上研究整机的热力学循环特性,通过相关热力学参数的变化规律进一步研究制冷机的制冷性能。本文的主要研究内容为:（1）针对一款自由活塞式斯特林制冷机系统进行设计,在合理化参数选型设计基础上完成了对动磁式直线压缩机、斯特林制冷膨胀机两部分的设计。其中,动磁式直线压缩机的设计主要包括结构设计、磁路系统、谐振系统三部分。运用COMSOL软件计算了动子永磁体磁感应强度及磁力线分布情况,是励磁线圈在动子磁场中受力求解的基础。对谐振系统关键组成柔性弹簧进行结构及轴向刚度设计分析,探究动磁式直线压缩机处于共振状态下最佳工作效能;斯特林制冷膨胀机部分的设计主要包括回热器、排出器活塞、薄壁气缸、制冷头等,完成了对回热器填料及最佳长径比的确定,并根据整机设计需求完成排出器活塞系统结构及配合间隙的确定,最后对膨胀制冷头、气缸等进行结构优化,合理设计这些部件对提高整机性能具有重要意义。（2）采用FLUENT对一款动磁式自由活塞斯特林制冷机进行整机热力学循环特性分析。分析了膨胀机处于平衡状态时整机内热力学参数的分布情况,并在此基础上分别研究了在压缩腔、膨胀腔、回热器内各热力学参数（容积、温度、压力）随制冷机运行的变化规律。（3）搭建了自由活塞式斯特林制冷机性能测试平台,对整机制冷性能参数进行测试分析。重点分析了不同充气压力、不同激振频率、以及不同输入功条件对斯特林制冷机性能的影响,通过对数值计算与试验结果进行对比,分析了各性能参数计算值与试验值变化规律的一致性,结果表明:数值计算与试验结果较为吻合,本文所设计这款自由活塞式斯特林制冷机原型样机在最佳工作频率20Hz、充气压力2.0Mpa、最佳输入功300W时制冷量为100W@80K。
张东风[9]（2020）在《空间机械制冷机微振动机理研究》文中认为空间机械制冷机广泛应用在红外探测器和低温镜头的制冷过程中,但是由于机械制冷机内部存在多个运动部件,结构较为复杂,工作过程中不可避免地会产生微振动,将严重影响空间遥感器在轨的成像质量,由此研究分析机械制冷机微振动产生机理尤为重要。本文对空间机械制冷机的基本组成与工作原理进行研究,发现制冷机中的压缩机产生的微振动较为显着。因此采用两自由度系统对线性对称布置的压缩机进行了建模,其中考虑了压缩腔的气体弹簧力以及间隙气流阻力的非线性特性,采用龙格-库塔法对运动微分方程进行求解,研究了间隙密封对微振动产生的影响。对某型号的机械制冷机的压缩机微振动产生机理进行研究得出:（1）相同驱动频率下活塞响应的频谱,随着驱动频率的增大,高倍频谐波的幅值不断增加,当驱动频率达到54Hz附近时,2倍频的谐波分量甚至远大于基频的谐波分量。（2）压缩机活塞的质量、刚度、阻尼在生产加工装配过程中存在偏差,仿真结果表明:压缩机的振动力和力矩输出是以直线电机驱动频率为基频的一系列谐波,随着质量、阻尼、刚度不对称程度的增加,振动力的各次谐波幅值均随之增大。（3）对压缩机柔性板弹簧刚度进行ANSYS有限元分析,可知由于螺旋形臂数的不同,板弹簧的刚度和谐响应分析存在差异。运用微振力测试平台对该型号机械制冷机压缩机微振动进行试验研究,研究结果表明,在制冷机工作频率54Hz及其倍频,制冷机扰振力和扰振力矩的幅值远高于其它倍频下幅值。并且随着制冷机功率的增加,扰振力和扰振力矩幅值均有所增加,试验结果与数值分析结果相符,能为制冷机的设计提供有力的依据。
万伏彬[10]（2019）在《基于加速退化数据的空间脉管制冷机可靠性评估方法研究》文中进行了进一步梳理基于红外探测器组件的卫星在对地观测、太空探索等领域发挥着重要作用,空间脉管制冷机为红外探测器组件提供正常工作所必需的低温环境,是红外探测系统的核心部件。空间脉管制冷机具有结构紧凑、振动小、效率高、寿命长及可靠性高等优点,近年来已成为空间机械制冷机最具发展潜力和应用前景的机型。目前我国遥感探测卫星设计的使用寿命一般要求为10年,与之配套的国产某新型号空间脉管制冷机的制冷性能已满足工程应用要求,但能否在长达10年的设计寿命内可靠工作尚不清楚,寿命和可靠性问题是国产新型号空间脉管制冷机在卫星型号上推广应用中亟待解决的瓶颈问题。针对具有“高可靠、长寿命、小子样”特点的国产新型号空间脉管制冷机可靠性评估的工程应用需求,本文从试验效率和评估精度两方面综合考虑:一方面引入加速退化试验,建立高效的整机级装备加速试验方法;另一方面引入贝叶斯理论,运用多源信息融合技术,提高装备可靠性评估精度,建立了一套基于加速退化试验的多源信息融合可靠性评估方法,为空间脉管制冷机等国产新研装备加速退化试验方案设计及可靠性评估方法提供技术支撑,本文主要研究内容与结论如下:1.建立了脉管制冷机整机污染性能退化模型。系统深入分析了脉管制冷机的主要潜在失效模式:泄漏、疲劳、磨损和污染,理论和试验研究结果表明泄漏、疲劳和磨损失效可以得到有效控制,而脉管制冷机内非金属材料释放杂质气体导致的污染失效问题,是制约脉管制冷机长寿命高可靠运行的关键因素。通过对非金属材料放气规律研究,表明环境温度是导致脉管制冷机污染失效的敏感应力。基于非金属材料的放气规律,建立了包含敏感应力和运行时间的脉管制冷机整机污染性能退化模型,为开展脉管制冷机整机加速退化试验和可靠性评估奠定理论基础。2.温度对脉管制冷机性能影响的数值仿真与试验研究。研究了热端温度变化对脉管制冷机性能影响机理:根据脉管制冷机在轨运行情况和加速试验应力载荷需要,设置热端温度在243～353K范围内变化时,数值模拟仿真计算了脉管制冷机关键部件内的温度分布、质量流和压力波相位差值以及整机制冷性能变化情况,以一台国产空间脉管制冷机试验样机开展了整机高温试验,验证了数值仿真结果的有效性。分析了脉管制冷机在太空恶劣环境下的热环境适应性,为之后的脉管制冷机加速试验设计和可靠性评估提供有效的技术支撑。3.提出了基于多源信息融合的空间脉管制冷机恒定应力及循环应力加速退化试验数据分析方法,为空间脉管制冷机在不同轨道下的寿命预测和可靠性评估提供理论支撑。（1）针对恒定应力下加速退化数据建模和可靠性评估问题,在产品寿命分别服从指数寿命型、威布尔寿命型的情况下,提出了基于贝叶斯理论的多源可靠性信息融合的可靠性评估方法,建立了可靠性模型参数的后验分布数学表达式,在得到现场加速退化数据后,利用贝叶斯公式更新模型参数,并利用Gibbs抽样算法解决了贝叶斯公式中的高维积分计算难题。该方法适用于多个寿命分布场合,可以有效提高小子样产品可靠性评估精度。（2）针对循环应力加速退化数据建模和可靠性评估问题,首先提出了循环应力加速试验方案设计方法;其次建立了基于累积失效原理的循环应力退化数据等效处理模型;在此基础上,考虑温度循环造成的杂质气体扩散和热应力疲劳效应的联合影响,建立了产品非线性退化模型,利用伪失效寿命分布模型,融合先验信息,建立了基于贝叶斯理论的可靠性模型;最后采用Gibbs抽样算法,得到可靠性模型参数估计。4.以国产某型空间脉管制冷机为对象,开展了理论和方法的应用与验证。搭建脉管制冷机加速退化试验平台,综合设计恒定应力和循环应力下的加速退化试验方案,开展了多个温度点下的脉管制冷机整机加速退化试验;基于失效机理分析,建立了整机非线性性能退化模型;基于伪失效寿命分布和贝叶斯理论,融合先验信息和退化信息,基于Gibbs抽样算法,提高了脉管制冷机可靠性评估精度。综上所述,本文从失效机理、数值仿真、退化模型、信息融合和加速试验等方面对空间脉管制冷机寿命预测和可靠性评估问题开展了系统深入的研究,本文的研究成果,对解决“高可靠、长寿命、小子样”国产新装备寿命的高效合理预测和可靠性精确评估等问题具有重要的理论意义和工程价值。
二、微型斯特林制冷机振动主动控制（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、微型斯特林制冷机振动主动控制（论文提纲范文）
（1）星载斯特林型脉管制冷机性能波动研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 脉管制冷机各影响因素对制冷机性能研究现状 |
| 1.2.1 小型低温制冷机的分类及简介 |
| 1.2.2 压缩机参数对制冷机性能的影响研究 |
| 1.2.3 冷指参数对制冷机性能的影响研究 |
| 1.2.4 连管、惯性管、气库参数对制冷机性能的影响研究 |
| 1.2.5 制冷机运行参数对制冷机性能的影响研究 |
| 1.3 性能波动控制研究现状及方法 |
| 1.3.1 产品性能波动(一致性)研究现状 |
| 1.3.2 脉管制冷机性能波动研究的理论和数值计算软件简介 |
| 1.3.3 性能波动的数据分析方法 |
| 1.4 历史研究的借鉴意义 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 1.6 本章小结 |
| 第2章 脉管制冷机的热力学及动力学分析 |
| 2.1 脉管制冷机的热力学分析 |
| 2.1.1 脉管制冷机的热力学理论基础 |
| 2.1.2 脉管制冷机的时均焓流分析 |
| 2.1.3 脉管制冷机的相位分析 |
| 2.2 脉管制冷机的实际损失分析 |
| 2.2.1 连管损失 |
| 2.2.2 换热器损失 |
| 2.2.3 脉冲管损失 |
| 2.2.4 回热器损失 |
| 2.2.5 其他损失 |
| 2.3 压缩机活塞动力学分析 |
| 2.4 压缩机电机效率的分析 |
| 2.5 同轴型及直线型脉管制冷机对比分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 脉管制冷机实验装置 |
| 3.1 脉管制冷机实验装置 |
| 3.1.1 实验制冷机 |
| 3.1.2 制冷工质 |
| 3.1.3 驱动控制电源 |
| 3.1.4 直流加热电源 |
| 3.1.5 温控系统 |
| 3.1.6 真空系统 |
| 3.2 数据测量系统 |
| 3.2.1 驱动电参数测量 |
| 3.2.2 活塞位移量测量 |
| 3.2.3 制冷温度、散热面温度及制冷量测量 |
| 3.2.4 压力测量 |
| 3.2.5 Q-test波形数测量 |
| 3.2.6 数据显示系统 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 各参数对脉管制冷机性能影响的数值模拟及实验研究 |
| 4.1 制冷机运行参数及数值模拟建模 |
| 4.1.1 一维热力学模型建模 |
| 4.1.2 电磁建模 |
| 4.2 压缩机及连管参数对性能波动的影响研究 |
| 4.2.1 压缩机活塞与气缸的密封间隙对性能波动的影响 |
| 4.2.2 压缩机磁感应强度对性能波动的影响 |
| 4.2.3 压缩机电机阻值对性能波动的影响 |
| 4.2.4 压缩机连管造型对性能波动的影响 |
| 4.3 冷指参数对性能波动的影响 |
| 4.3.1 回热器丝网填充深度对性能波动的影响 |
| 4.3.2 回热器丝网丝径对性能波动的影响 |
| 4.3.3 回热器丝网填充率对性能波动的影响 |
| 4.4 气库及惯性管参数对性能波动的影响 |
| 4.4.1 气库容积对性能波动的影响 |
| 4.4.2 惯性管长度对性能波动的影响 |
| 4.5 制冷机运行参数对性能波动的影响 |
| 4.5.1 充气压力对性能波动的影响 |
| 4.5.2 回热器热端温度对性能波动的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于机器学习语言的制冷机性能回归分析 |
| 5.1 回归自变量参数的选取 |
| 5.2 基于Logistic的制冷机性能回归分析 |
| 5.3 基于随机森林的制冷机性能回归分析 |
| 5.3.1 决策树及分类 |
| 5.3.2 随机森林算法构建 |
| 5.3.3 随机森林回归结果分析 |
| 5.4 基于XGBoost的制冷机性能回归分析 |
| 5.4.1 XGBoost理论基础 |
| 5.4.2 XGBoost算法构建 |
| 5.4.3 XGBoost回归结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 本文主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）液氦温区JT制冷机降温过程研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 JT制冷机发展现状及降温方案 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 本文的主要工作及结构框架 |
| 第2章 JT制冷机降温过程分析及模型建立 |
| 2.1 液氦温区JT制冷机降温过程热力学模型 |
| 2.1.1 JT节流过程介绍 |
| 2.1.2 换热器 |
| 2.1.3 节流制冷单元 |
| 2.1.4 理想预冷型JT制冷机模型搭建 |
| 2.2 降温过程分析 |
| 45K)的降温过程'>2.2.1 高温区(T>45K)的降温过程 |
| 2.3 耦合热开关的降温过程 |
| 2.3.1 J-T系统三种降温过程比较 |
| 2.4 液氦温区JT制冷机降温数值模型建立 |
| 2.4.1 能量方程及离散化 |
| 2.4.2 计算流程、边界条件设置和收敛性判断 |
| 2.5 模拟结果 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 气隙式热开关介绍及实验探究 |
| 3.1 热开关简介及选用 |
| 3.2 气隙式热开关研究背景 |
| 3.2.1 早期气隙式热开关 |
| 3.2.2 外置吸附泵式气隙热开关 |
| 3.2.3 采用吸附剂的被动式气隙式热开关 |
| 3.2.4 气隙和机械混合式热开关 |
| 3.3 气隙式热开关模型及模拟结果 |
| 3.3.1 热开关的一般结构 |
| 3.3.2 气隙式热开关理论模型 |
| 3.3.3 理论计算结果分析 |
| 3.4 气隙式热开关实验探究 |
| 3.4.1 热开关各部件介绍和实物图 |
| 3.4.2 气隙式热开关试验台简介 |
| 3.4.3 实验结果及讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 液氦温区JT制冷机实验台介绍 |
| 4.1 预冷机 |
| 4.2 高压供给装置 |
| 4.3 JT主流路 |
| 4.4 测试系统及误差分析 |
| 第5章 液氦温区JT制冷机降温实验研究 |
| 5.1 实验结果 |
| 5.1.1 采用旁通的液氦温区JT制冷机降温过程 |
| 5.1.2 耦合热开关的液氦温区JT制冷机降温过程 |
| 5.1.3 降温过程最终稳定温度的讨论 |
| 5.2 存在的问题与讨论 |
| 5.2.1 低温区降温过程的最低流量限制 |
| 5.2.2 改变热负载时节流前温度的短时间逆向变化 |
| 第6章 全文总结及展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 1 JT制冷机降温过程MATLAB主程序 |
| 2 JT制冷机三级结构焓熵模型程序 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）液氢温区直接节流JT制冷机理论与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 ZBO技术发展历程 |
| 1.3 液氢温区制冷机发展现状 |
| 1.3.1 斯特林制冷机 |
| 1.3.2 脉管制冷机 |
| 1.3.3 复合型制冷机 |
| 1.3.4 逆布雷顿制冷机 |
| 1.3.5 JT制冷机 |
| 1.3.6 液氢温区低温制冷机研究进展总结 |
| 1.3.7 典型JT制冷流程 |
| 1.4 存在的问题 |
| 1.5 本文的主要工作及框架 |
| 2 典型JT制冷机热力学模型及制冷特性 |
| 2.1 节流制冷基本原理 |
| 2.2 典型JT制冷机理想热力学模型 |
| 2.3 潜热制冷量及影响因素 |
| 2.3.1 高压压力的影响 |
| 2.3.2 预冷温度的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 直接节流制冷新流程热力学特性研究 |
| 3.1 直接节流JT制冷机基本原理 |
| 3.1.1 系统流程 |
| 3.1.2 两种制冷机冷量分析 |
| 3.1.3 直接节流JT制冷机极限工况 |
| 3.2 两种制冷机热力学优化 |
| 3.2.1 典型JT制冷机优化模型 |
| 3.2.2 直接节流JT制冷机优化模型 |
| 3.3 等温压缩功变化特性 |
| 3.3.1 直接节流JT制冷机 |
| 3.3.2 典型JT制冷机 |
| 3.3.3 等温压缩功对比 |
| 3.4 优化工况对比分析 |
| 3.4.1 优化高压压力对比 |
| 3.4.2 优化等温压缩功对比 |
| 3.4.3 优化工况下所需预冷量对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 液氢温区直接节流JT制冷机开式实验研究 |
| 4.1 设计工况选取 |
| 4.2 部件设计及验证 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 预冷制冷机 |
| 4.2.3 间壁式换热器设计 |
| 4.2.4 其他部件 |
| 4.3 测试系统及不确定度分析 |
| 4.3.1 温度不确定度 |
| 4.3.2 压力不确定度 |
| 4.3.3 流量不确定度 |
| 4.3.4 制冷量不确定度 |
| 4.4 实验结果分析 |
| 4.4.1 JT制冷机降温曲线 |
| 4.4.2 热负荷加载模式对制冷特性的影响 |
| 4.4.3 不同热负荷下制冷机温度变化 |
| 4.4.4 预冷温度对冷量的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 闭式JT制冷机理实验探索 |
| 5.1 研究思路 |
| 5.2 浮动涡旋压缩机驱动液氦温区JT制冷机 |
| 5.2.1 测试系统介绍 |
| 5.2.2 实验过程及结果 |
| 5.3 线性压缩机驱动液氦温区JT制冷机 |
| 5.3.1 降温过程 |
| 5.3.2 制冷机性能测试 |
| 5.4 氢气压缩实验 |
| 5.4.1 无油浮动涡旋压缩机 |
| 5.4.2 线性压缩机 |
| 5.4.3 涡旋压缩机(含油) |
| 5.5 涡旋压缩机(含油)驱动液氢温区JT制冷机 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 全文总结和展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
（4）巡天相机微振动建模与抑制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 空间微振动建模与抑制技术研究现状 |
| 1.2.1 微振动源及其分类 |
| 1.2.2 敏感载荷对微振动的抑制需求 |
| 1.2.3 微振动建模与分析研究现状 |
| 1.2.4 空间微振动抑制技术研究现状 |
| 1.2.5 巡天相机振源研究现状 |
| 1.2.6 国内典型航天器微振动抑制技术现状 |
| 1.3 本文解决的主要问题与贡献 |
| 1.3.1 解决的主要问题 |
| 1.3.2 主要贡献及创新点 |
| 1.4 本文的结构安排 |
| 第二章 光学成像质量评价与微振动的影响 |
| 2.1 光学系统像质评价方式 |
| 2.2 像移退化模型 |
| 2.3 微振动引起像移机理分析 |
| 2.3.1 光轴角抖动 |
| 2.3.2 光轴的直线抖动 |
| 2.3.3 像平面的抖动 |
| 2.4 像移与MTF |
| 2.4.1 直线运动的MTF |
| 2.4.2 正弦运动的MTF |
| 2.5 巡天相机微振动的误差分配 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 巡天相机微振动建模与特性研究 |
| 3.1 机械快门振源建模 |
| 3.1.1 机械快门概述 |
| 3.1.2 刚性转子旋转数学建模 |
| 3.1.3 机械快门开闭数学建模及分析 |
| 3.1.4 机械快门开闭有限元分析 |
| 3.2 机械快门微振动测试 |
| 3.2.1 试验方案 |
| 3.2.2 试验结果 |
| 3.2.3 与建模分析结果对比 |
| 3.3 制冷机振源建模与特性 |
| 3.3.1 制冷机结构及工作原理 |
| 3.3.2 制冷机微振动建模 |
| 3.3.3 制冷机微振动特性分析 |
| 3.4 制冷机微振动测试 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 机械快门微振动抑制技术研究 |
| 4.1 机械快门工程约束问题 |
| 4.2 快门驱动函数优化 |
| 4.2.1 快门驱动方式 |
| 4.2.2 最优化方法 |
| 4.2.3 驱动曲线优化 |
| 4.2.4 快门模型修正 |
| 4.2.5 快门驱动优化结果 |
| 4.3 快门法向激振力补偿抑制 |
| 4.3.1 补偿抑制方法 |
| 4.3.2 X向附加分量 |
| 4.3.3 补偿抑制机构设计 |
| 4.3.4 凸轮曲线设计优化 |
| 4.3.5 补偿抑制误差 |
| 4.3.6 运动学分析验证 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 制冷机组微振动抑制技术研究 |
| 5.1 振动源抑制 |
| 5.2 被动隔振机理 |
| 5.2.1 刚性体的隔振模型 |
| 5.2.2 弹性体隔振耦合建模 |
| 5.2.3 两种建模方式比较 |
| 5.3 被动隔振系统设计 |
| 5.3.1 隔振系统的设计原则 |
| 5.3.2 弹性支承设计 |
| 5.3.3 隔振系统耦合度分析 |
| 5.3.4 布局及模态分析 |
| 5.3.5 粘性阻尼层设计 |
| 5.4 制冷机组隔振后性能分析 |
| 5.4.1 无阻尼被动隔振系统的传递率分析 |
| 5.4.2 增加阻尼后被动隔振系统的传递率分析 |
| 5.4.3 隔振支撑振动力响应 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 巡天相机整机微振动抑制仿真验证 |
| 6.1 巡天相机结构布局及设计 |
| 6.1.1 系统组成 |
| 6.1.2 总体设计及布局 |
| 6.1.3 巡天相机模态分析 |
| 6.2 有限元建模与仿真分析 |
| 6.3 巡天相机微振动抑制性能分析 |
| 6.3.1 安装点支反力 |
| 6.3.2 焦平面微振动响应 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 研究展望与建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的学术成果 |
（5）液氦温区四级高频脉冲管制冷机的理论与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号对照表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 低温制冷机 |
| 1.1.1 间壁式制冷机 |
| 1.1.2 回热式制冷机 |
| 1.2 脉冲管制冷机 |
| 1.3 液氦温区制冷技术 |
| 1.3.1 透平-布雷顿制冷机 |
| 1.3.2 多级斯特林加JT节流复合制冷机 |
| 1.4 多级脉冲管制冷技术 |
| 1.4.1 两级高频脉冲管制冷机 |
| 1.4.2 三级高频脉冲管制冷机 |
| 1.4.3 四级高频脉冲管制冷机 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 第2章 四级高频脉冲管制冷机的数值模拟与理论分析 |
| 2.1 模型建立 |
| 2.2 模拟结果 |
| 2.3 蓄冷器损失分析 |
| 2.4 相位特性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 四级高频脉冲管制冷机的级间耦合特性分析 |
| 3.1 模型建立 |
| 3.2 各级之间制冷温度的耦合关系 |
| 3.3 运行参数对各级制冷性能的影响 |
| 3.4 四级高频脉冲管冷指的优化设计 |
| 3.4.1 蓄冷器的优化设计 |
| 3.4.2 调相机构的优化设计 |
| 3.5 压缩机与冷指的匹配机理 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 四级复合耦合型高频脉冲管制冷机的?分析模型 |
| 4.1 四级高频脉冲管制冷机复合耦合结构的设计 |
| 4.2 ?分析模型的建立 |
| 4.2.1 动态压力与体积流率 |
| 4.2.2 动态温度 |
| 4.2.3 ?分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 四级复合耦合型高频脉冲管制冷机的运行机理与性能模拟 |
| 5.1 四级高频脉冲管冷指中的?流分析 |
| 5.2 第一级和第二级的?分配 |
| 5.3 第三级和第四级的?分配 |
| 5.4 制冷性能 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 四级高频脉冲管制冷机的实验验证 |
| 6.1 实验设计 |
| 6.1.1 四级高频脉冲管冷指的结构尺寸设计 |
| 6.1.2 线性压缩机 |
| 6.1.3 实验仪器与设备 |
| 6.2 前两级制冷性能 |
| 6.3 第三、四级采用He-4 工质时的制冷性能 |
| 6.3.1 工作频率与充气压力 |
| 6.3.2 输入功率 |
| 6.3.3 制冷性能的耦合关系 |
| 6.4 第三、四级采用He-3 工质的性能 |
| 6.4.1 工作频率与充气压力 |
| 6.4.2 制冷性能 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 主要特色及创新点 |
| 7.3 下一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）航天直线斯特林制冷机驱动控制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 课题研究现状 |
| 1.3 主要研究内容、创新点及章节安排 |
| 2 斯特林制冷机控制方案设计 |
| 2.1 斯特林制冷机的工作原理 |
| 2.2 直线分置式斯特林制冷机 |
| 2.3 斯特林制冷机温度控制算法 |
| 2.4 控制系统方案设计 |
| 2.5 性能指标要求 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 制冷机控制方案设计 |
| 3.1 基于FPGA和半桥驱动芯片的制冷机驱动控制方案 |
| 3.2 基于DSP和全桥驱动芯片的制冷机驱动控制方案 |
| 3.3 系统抗干扰设计 |
| 3.4 应用指标要求 |
| 3.5 本章总结 |
| 4 实验与结果分析 |
| 4.1 搭建实验验证平台 |
| 4.2 各项指标及其验证方法 |
| 4.3 测试结果 |
| 4.4 控制精度与偏差分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）M42高速钢用于斯特林制冷机工况干摩擦磨损特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 斯特林制冷机工作原理简介 |
| 1.2.2 斯特林制冷机用活塞-气缸副材料研究现状 |
| 1.2.3 M42 高速钢研究现状 |
| 1.3 课题研究意义及主要内容 |
| 1.3.1 研究意义 |
| 1.3.2 主要研究内容 |
| 第二章 斯特林制冷机活塞-气缸副工况分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 活塞-气缸副动力学分析 |
| 2.2.1 理论基础 |
| 2.2.2 动力学模型 |
| 2.2.3 动力学仿真 |
| 2.3 活塞-气缸副密封间隙分析 |
| 2.3.1 装配误差 |
| 2.3.2 加工精度 |
| 2.3.3 热变形 |
| 2.3.4 侧向力 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 高频往复干摩擦试验材料、方法及设备 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验材料 |
| 3.2.1 力学性能测试 |
| 3.2.2 热物理力学性能研究 |
| 3.3 高频往复干摩擦试验方案 |
| 3.3.1 试验设备 |
| 3.3.2 试验件加工及热处理 |
| 3.3.3 试验件夹具设计 |
| 3.3.4 试验方案设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 M42 高速钢干摩擦磨损特性试验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 M42 高速钢基体干摩擦磨损特性分析 |
| 4.2.1 摩擦系数分析 |
| 4.2.2 磨损量分析 |
| 4.2.3 表面微观形貌分析 |
| 4.3 M42 高速钢渗氮层干摩擦磨损特性分析 |
| 4.3.1 摩擦系数与磨损量 |
| 4.3.2 表面微观形貌分析 |
| 4.3.3 圆柱度分析 |
| 4.3.4 表面粗糙度分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 活塞-气缸副摩擦试验的有限元数值模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 有限元分析 |
| 5.2.1 瞬态动力学分析理论 |
| 5.2.2 有限元分析过程 |
| 5.2.3 接触应力分析 |
| 5.3 活塞-气缸副磨损计算模型 |
| 5.3.1 Archard计算模型 |
| 5.3.2 基于Archard修正模型的活塞-气缸副磨损计算模型的建立 |
| 5.3.3 计算思想与仿真流程 |
| 5.3.4 仿真初始参数选择 |
| 5.4 仿真结果分析 |
| 5.4.1 活塞试件磨损深度仿真结果分析 |
| 5.4.2 气缸试件磨损深度仿真结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（8）自由活塞式斯特林制冷机设计及其整机性能测试研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 斯特林制冷机发展概述 |
| 1.2.1 斯特林制冷机的特点 |
| 1.2.2 斯特林制冷机的分类 |
| 1.2.3 斯特林制冷机发展简介 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 斯特林制冷机国外研究现状 |
| 1.3.2 斯特林制冷机国内研究现状 |
| 1.4 斯特林制冷机的研究方法 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第二章 动磁式自由活塞斯特林制冷机设计 |
| 2.1 理论设计基础——斯特林逆循环分析 |
| 2.2 制冷机性能参数的选择及分析 |
| 2.2.1 充气压力 |
| 2.2.2 运行频率 |
| 2.2.3 环境温度 |
| 2.2.4 排气容积和PV功的确定 |
| 2.2.5 制冷机的实际损失 |
| 2.3 动磁式直线压缩机的设计 |
| 2.3.1 结构与工作原理 |
| 2.3.2 永磁材料的选择 |
| 2.3.3 压缩机磁路分析设计 |
| 2.3.4 压缩机谐振系统设计 |
| 2.4 斯特林制冷膨胀机的设计 |
| 2.4.1 回热器的设计计算 |
| 2.4.2 排出器活塞的设计计算 |
| 2.4.3 膨胀制冷头等的结构优化设计 |
| 第三章 自由活塞斯特林制冷机数值模拟及参数分析 |
| 3.1 Fluent计算分析软件介绍 |
| 3.2 斯特林制冷机的热力学循环模拟分析 |
| 3.2.1 计算模型建立 |
| 3.2.2 计算结果分析 |
| 3.3 斯特林制冷机参数变化规律分析 |
| 3.3.1 压缩腔内的参数计算及分析 |
| 3.3.2 膨胀腔内的参数计算及分析 |
| 3.3.3 回热器内的参数计算及分析 |
| 第四章 自由活塞式斯特林制冷机整机性能测试研究 |
| 4.1 试验装置介绍 |
| 4.1.1 驱动系统 |
| 4.1.2 绝热系统 |
| 4.1.3 冷却水温循环系统 |
| 4.1.4 测量与数据采集系统 |
| 4.2 自由活塞式斯特林制冷机制冷性能测试研究 |
| 4.2.1 整机制冷降温曲线特性分析 |
| 4.2.2 不同充气压力对制冷量的影响分析 |
| 4.2.3 不同激振频率对制冷量的影响分析 |
| 4.2.4 不同输入功率对制冷量的影响分析 |
| 4.3 数值计算与测试结果比较分析 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（9）空间机械制冷机微振动机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外制冷机产品研究现状 |
| 1.2.2 国内制冷机产品研究现状 |
| 1.2.3 国外制冷机微振动研究现状 |
| 1.2.4 国内制冷机微振动研究现状 |
| 1.2.5 微振动测量研究现状 |
| 1.3 研究主要内容和方法 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究方法 |
| 第2章 微振动特性及机械制冷机组成与分类 |
| 2.1 微振动特性 |
| 2.2 机械制冷机工作原理及分类 |
| 2.2.1 机械制冷机工作原理 |
| 2.2.2 制冷机振动分析 |
| 2.2.3 机械制冷机分类 |
| 第3章 压缩机气体弹簧和间隙气体阻尼力学模型 |
| 3.1 压缩机动力学建模 |
| 3.1.1 直线压缩机简化动力学模型 |
| 3.1.2 微振动传递路径 |
| 3.1.3 压缩机动力学模型 |
| 3.1.4 密封间隙气体阻力模型 |
| 3.1.5 压缩腔气体力学模型 |
| 3.2 压缩机振动特性分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 压缩机板弹簧设计与分析 |
| 4.1 板弹簧支撑原理 |
| 4.2 板弹簧模型建立与网格划分 |
| 4.3 板弹簧刚度分析结果 |
| 4.4 谐响应分析结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 制冷机微振动测试与分析 |
| 5.1 微振动测试技术概述 |
| 5.2 测试台工作原理 |
| 5.3 制冷机振动测量方法 |
| 5.4 制冷机的测试工况 |
| 5.5 测试设备 |
| 5.6 测试结果 |
| 5.6.1 未加载产品测试结果 |
| 5.6.2 加载产品测试结果 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（10）基于加速退化数据的空间脉管制冷机可靠性评估方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 空间脉管制冷机的发展及应用 |
| 1.2.2 空间脉管制冷机寿命和可靠性评价研究现状 |
| 1.2.3 基于性能退化数据建模的可靠性评估方法研究现状 |
| 1.2.4 小子样产品的可靠性评估现状 |
| 1.3 研究思路及内容安排 |
| 1.3.1 主要问题 |
| 1.3.2 研究思路 |
| 1.3.3 内容安排 |
| 第二章 空间脉管制冷机工作原理及失效分析 |
| 2.1 结构特点及制冷原理 |
| 2.1.1 基本组成结构 |
| 2.1.2 长寿命高可靠的支撑技术 |
| 2.1.3 制冷原理 |
| 2.2 失效模式及失效机理分析 |
| 2.2.1 早期失效模式分析 |
| 2.2.2 主要失效模式及机理分析 |
| 2.3 污染性能退化规律及建模 |
| 2.3.1 杂质气体的释放规律 |
| 2.3.2 污染性能退化模型 |
| 2.4 故障树的建立与分析 |
| 2.4.1 制冷机故障树建模 |
| 2.4.2 制冷机故障树定量分析 |
| 2.4.3 制冷机失效主要预防措施 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 温度对脉管制冷机性能影响的数值仿真与试验研究 |
| 3.1 脉管制冷机一维流体热力学理论分析 |
| 3.1.1 脉管制冷机热力学基础 |
| 3.1.2 脉管制冷机内能量流动分析 |
| 3.2 一维数值模型建立 |
| 3.3 实例研究 |
| 3.3.1 热端温度对回热器性能影响机理研究 |
| 3.3.2 热端温度对脉管性能影响机理研究 |
| 3.3.3 热端温度对整机性能影响的数值仿真与试验研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 恒定应力下加速退化数据的可靠性评估 |
| 4.1 基本思想 |
| 4.1.1 退化失效基本概念 |
| 4.1.2 贝叶斯可靠性评估 |
| 4.1.3 可靠性评估基本流程 |
| 4.2 指数寿命型小子样产品的贝叶斯可靠性评估 |
| 4.2.1 基本假设 |
| 4.2.2 伪失效寿命计算 |
| 4.2.3 联合后验分布 |
| 4.3 威布尔寿命型小子样产品的贝叶斯可靠性评估 |
| 4.3.1 基本假设 |
| 4.3.2 伪失效寿命计算 |
| 4.3.3 联合后验分布 |
| 4.4 仿真示例 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 循环应力下加速退化数据的可靠性评估 |
| 5.1 循环应力加速退化试验方案设计方法 |
| 5.1.1 循环应力常见施加类型 |
| 5.1.2 试验剖面参数选取与设计 |
| 5.1.3 循环应力下数据等效处理 |
| 5.2 脉管制冷机循环应力退化模型 |
| 5.2.1 模型假设 |
| 5.2.2 循环退化模型建立 |
| 5.3 循环应力退化数据可靠性评估方法 |
| 5.3.1 伪失效寿命数据 |
| 5.3.2 可靠性评估 |
| 5.3.3 仿真算例 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 国产某型空间脉管制冷机可靠性评估应用验证 |
| 6.1 概述 |
| 6.2 空间脉管制冷机实验系统 |
| 6.2.1 脉管制冷机系统 |
| 6.2.2 外部电源系统 |
| 6.2.3 温度控制和真空系统 |
| 6.2.4 数据测量及采集系统 |
| 6.2.5 测量误差分析 |
| 6.3 基于恒加退化试验的空间脉管制冷机可靠性评估 |
| 6.3.1 试验对象分析 |
| 6.3.2 失效机理一致性验证试验设计及结果 |
| 6.3.3 恒加退化试验方案设计 |
| 6.3.4 恒加退化试验数据及分析 |
| 6.3.5 恒加退化试验结果讨论 |
| 6.4 基于循加退化试验的空间脉管制冷机可靠性评估 |
| 6.4.1 循加退化试验方案设计 |
| 6.4.2 循加退化试验数据及分析 |
| 6.4.3 循加退化试验结果讨论 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 研究结论 |
| 7.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
四、微型斯特林制冷机振动主动控制（论文参考文献）
- [1]星载斯特林型脉管制冷机性能波动研究[D]. 赵鹏. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [2]液氦温区JT制冷机降温过程研究[D]. 姚越峰. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [3]液氢温区直接节流JT制冷机理论与实验研究[D]. 申运伟. 浙江大学, 2021
- [4]巡天相机微振动建模与抑制技术研究[D]. 梁伟. 电子科技大学, 2021(01)
- [5]液氦温区四级高频脉冲管制冷机的理论与实验研究[D]. 查睿. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2020(01)
- [6]航天直线斯特林制冷机驱动控制技术研究[D]. 刘洋. 西安工业大学, 2020(04)
- [7]M42高速钢用于斯特林制冷机工况干摩擦磨损特性研究[D]. 包磊. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [8]自由活塞式斯特林制冷机设计及其整机性能测试研究[D]. 刘全新. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [9]空间机械制冷机微振动机理研究[D]. 张东风. 北华航天工业学院, 2020(08)
- [10]基于加速退化数据的空间脉管制冷机可靠性评估方法研究[D]. 万伏彬. 国防科技大学, 2019(01)