不同温度下脉管内微气团自振荡热力学过程的分子动力学研究

摘要

cqvip:采用分子动力学方法模拟了脉管中微气团在300~10 K温度范围内压比为12/6 bar时的自振荡过程,获得了不同温度下自振荡频率、冷、热端最大温差与冷端最低制冷温度。研究结果表明,随着初始温度的降低,自振荡周期时间呈幂指数增长,微气团冷、热端温差及最大温降也逐渐降低,因而,脉管的最佳运行频率是由自振荡周期而决定的。此外,温度和压力波自振荡强度随自振荡进行而衰减,且温度越高衰减速度越快,因而时均最低制冷温度与运行频率相关,考虑到沿脉管的温度梯度分布,单级脉管的冷、热端温差不宜过大,否则不能兼顾冷、热端的最佳运行频率。显然,级数越多,制冷效率越高,同时,高温级宜采用高频,低温级宜采用低频,以提高制冷效率。给出了脉管降温温差、最佳工作频率随制冷温度的变化曲线。