斯特林制冷机压缩机固有频率的理论与实验研究

为了提高斯特林制冷机的制冷效率，提出了一个新的更准确的压缩机固有频率计算公式，并详细介绍了推导该公式的思想和方法．在分析活塞受力尤其是气体力的基础上建立了压缩活塞的运动方程，采用旋转矢量分解的方法阐述了气体力的作用机理和物理意义，认为气体既起到气体弹簧又起到吸收压缩功的作用，从而推导出压缩机系统刚度、固有频率的计算公式．以2W@80K牛津型斯特林制冷机为例，实验验证了该计算公式的准确性，与其他现有公式相比，该公式的计算结果与实验值更为一致．并通过不同压缩机负载的实验，验证了对气体力的理论分析．     

200 K/40 W自由活塞斯特林制冷机的实验研究

针对温度为200 K低温冰箱,研制了一台大冷量自由活塞斯特林制冷机.实验测试了充气压力和制冷温度对压缩机共振频率的影响;研究了膨胀机固有频率和运行频率对位移相位差的影响关系;采用多点热负荷静态复温法测试了制冷机的静态冷损,证明了氦气和丝网导热对静态冷损影响极小.该样机在200 K时最大制冷量可达40 W(250 W输入).     

自由活塞斯特林发电机空载磁场模拟及分析

自由活塞斯特林发电机是由自由活塞斯特林发动机和直线发电机耦合在一起构成的,在太阳能热利用以及热电联产等方面具有重要的应用价值。针对自由活塞斯特林发电机中的动磁式直线电机,设计了一种磁路结构,采用有限元软件Ansys/Maxwell进行模拟分析,建立了该磁路结构的动磁式直线电机的电磁场仿真模型,得到了直线发电机空载运行时不同位置的磁感线分布和磁感应强度分布云图,发现不论动子运行到任何位置,齿尖位置的磁感应强度总是最大。基于模拟结果,计算得到了直线发电机的空载感应电动势,其有效值为111.22 V。对动磁式直线发电机的空载性能模拟有助于对其进行优化设计。     

自由活塞斯特林发电机的动力学特性研究

将自由活塞斯特林发动机与直线发电机耦合,构成自由活塞斯特林发电机.分析了该发电机的系统结构和运行机理,建立了自由活塞斯特林发电机的质量-弹簧-阻尼系统模型.利用力多边形方法对自由活塞斯特林发电机的动力活塞和配气活塞进行了动力学分析,在力多边形图上可以直观地看出自由活塞斯特林发电机的受力情况以及位移或压力相位角之间的关系,并利用示功三角形表征了压缩功和膨胀功.此外,还对直线发电机的输出特性进行了研究,推导了输出功率的计算公式.研究表明,通过调节负载参数,可以控制自由活塞斯特林发电机的输出功率.     

量子卡诺热机的优化性能

研究了量子卡诺热机的最优性能,得到了量子卡诺热机输出功率和效率的优化关系及其它特性参数,揭示了经典卡诺热机为量子卡诺热机的经典极限。     

"冷机"--人类驻足地外空间能源的设想

对以低于环境温度的热源为低温热源,以具有环境温度的热源为高温热源的热机可行性进行初步分析,考虑到很多地外天体其热区与冷区以及热时与冷时的温度具有巨大差异,因而理论上此类冷机适于作为人类在地外空间基地的能源。     

多种不可逆性对Miller热机性能的影响

建立包含多种不可逆性的Miller热机循环模型,导出Miller热机的输出功和热机效率的表达式,通过数值计算获得了循环的一些重要的性能特性曲线,得到了循环的一些重要参数的优化判据．     

热声热机中回热器的数值计算与分析

针对热声热机系统回热器（或板叠）的数值计算。讨论了简单实用的得谐分析方法,并对热声制冷机中的热声板叠进行了数值计算与分析。计算结果为回热器（或板叠）的设计与优化奠定基础,从而保证系统设计的可靠性。     

无标记生物检测中微悬臂层合梁的纳米热机变形

以无标记生物检测引起的探针挠度为未知量,放弃单向受力假设,建立了在杂交表面应力和热载荷作用下生物探针纳米力学行为的连续介质力学层合梁模型.分别采用线性和均匀温度场模拟了生物探针在生物化学反应中的瞬态和稳态温度分布,从而解释了Fritz有关DNA分子杂交实验中的双金属效应.     

自旋系统量子热机循环

建立了一种以无相互作用的自旋系统为工质的量子热机循环模型,基于量子主方程和半群方法,分析了循环的性能特征及其时间演化公式,推导出效率和输出功率的一般表达式,在高温极限下详细推导出它们的具体优化特征.从微观上分析了热机循环的性能优化.