几何因素对微通道脉管制冷性能影响的分子动力学分析

摘要

运用分子动力学模拟方法,研究微通道脉管内部微观的制冷效应,讨论了微通道脉管几何因素对制冷性能的影响。建立了矩形截面微通道脉管模型,模拟微通道脉管内工质He气体的充放气过程,获得通道内部轴向压力、速度、温度的分布。分析了脉管固有尺寸对微通道脉管冷热端温度的影响。研究表明:模型1B-2L中随着过程进行,压力梯度逐步减小,最终达到平衡,同时会出现略微的逆向梯度现象;原子轴向速度在200 ps时最大为434 m/s,随后轴向速度峰值向管内移动并递减。维持模型宽度恒定增加长度或者维持模型长度恒定增加宽度,热端温度均有所上升,冷端温度有所下降。长度宽度的增加对微通道脉管性能都有一定促进作用;保持长径比,同比例放大模型,在一定程度上优化了脉管的工作性能,存在一个最优脉管容积。