G-M冰箱的研究进展及应用

G-M冰箱的研究进展及应用

一、G—M制冷机的研究进展及其应用(论文文献综述)

吴腾马,周巧根,张继东,朱亚[1](2022)在《上海光源超导波荡器降温特性实验研究》文中提出为解决超导波荡器磁体采用G-M制冷机传导冷却温度不均匀的问题,采用以G-M制冷机为冷源、将氦为传热工质冷却超导波荡器。通过采用两台E415制冷机预冷氦气并积液冷却磁体的方式,将氦槽内压力调节至1.6 bar—1.9 bar的工况下,可在制冷机开启55 h后将磁体从室温冷却至4.5 K,在75 h后在氦槽内完成积液50%的目标,并在87 h后将磁体冷却至3.8 K下稳定,磁体与冷头的温差约0.3 K,验证了系统利用氦气冷凝积液作为传热工质并冷却超导波荡器磁体的功能。

罗桢[2](2020)在《承力固氮低温容器的结构设计、传热计算与性能测试》文中研究指明二代高温超导体具有临界温度高、工程临界电流密度大、临界应力大的优良性能,是目前应用在超导磁悬浮列车领域的重要材料。高温超导体通常运行在液氮环境中或者由制冷机传导冷却,但是在液氮温区的高温超导磁难以发挥其最佳性能,同时液氮冷却存在降温温度有限与冷储能不足的问题;使用制冷机传导冷却的高温超导体则存在热均匀性差、超导体在整个运行期间不能脱离电源的问题,制冷机相关附件也使得系统质量大大增加。相较而言,固氮具有制备容易、质量轻、热容大且电绝缘性好的优点,是一种温区跨度大的廉价制冷媒质;并且固氮在固-固相变时可以吸收更多的热量,抑制超导体温升,从而使得其具有更好的热稳定性。本文以固氮深冷车载超低温系统为研究对象,采用解析计算、有限元仿真以及实验测试相结合的研究方法,开展了应用于超导电动悬浮列车的制冷机可插拔承力固氮低温容器的结构设计、传热计算与结构强度建模等研究,对比分析了使用制冷机可插拔结构前后对固氮低温容器的漏热、保温时长等多项性能指标的变化情况。在对承力固氮低温容器进行结构设计时,采用液氮盒、双级冷屏、多层绝热材料以及可伸缩波纹管等结构,达到减少系统总漏热量、延长固氮温升时间的目的;并重点研究了制冷机可插拔结构,其不仅可以防止大气中的热量以传导形式和辐射形式进入固氮腔体,而且可以减轻承力固氮低温容器的重量,达到车载超低温系统轻量化的目的。其次,建立承力固氮低温容器三维模型,对低温容器的传导漏热、辐射漏热、对流漏热以及励磁阶段产生的焦耳热进行解析计算,并计算低温容器的总漏热量对生成固氮量以及固氮保存时间的影响,通过制冷机可插拔结构减少固氮深冷车载超低温系统的总漏热量,使超导磁体在20 K-40 K的固氮温区能够稳定工作8个小时以上;同时对固氮低温容器三维模型进行有限元结构仿真,模拟了固氮低温容器外腔体在高真空的环境下产生的变形量,解析计算和有限元结构仿真结果均证明了承力固氮低温容器三维模型的合理性。最后,完成了承力固氮低温容器的样机制作与性能测试,通过制冷量可达到1.5W@4.2 K的G-M双级制冷机对液氮进行传导降温固化,观察液氮盒等结构对降温时间的影响以及制冷机可插拔结构对固氮温升时间的影响。实验结果进一步证实了固氮低温容器传热解析计算的准确性,以及液氮盒和制冷机可插拔结构对减少固氮低温系统漏热的重要性。因此采用固氮深冷技术成为了冷却高温超导磁体的一种更优的选择,并且将其用于超导电动悬浮列车的低温系统中也成为了一种新的方向。

杨忠衡[3](2020)在《以G-M制冷机为冷源的低温恒温器温度波动抑制特性研究》文中研究指明高稳定度的低温环境对于低温研究与工程应用不可或缺。超导测试研究、低温材料测试、医疗应用等科研工作都对低温环境的稳定性提出了越来越高的要求,低温恒温器则是专用于构建此类低温环境的设备。依据冷源的不同,可分为以低温流体为冷源的恒温器和以低温制冷机为冷源的恒温器。前者应用历史久远,提供温度平稳,但工作期间会持续消耗低温流体,不仅运行成本高昂,而且加注补液操作技能要求高,加注过程自身也会造成瞬时性稳定状态破坏,使得控温过程不连续。后者随着低温制冷机技术的成熟而日益受到青睐,相较于前者,其持续工作时间长,可无人值守,工作温区宽,但受限于回热式低温制冷机(如G-M制冷机)自身的工作原理,其冷源冷头处普遍具有高至±200m K量级的周期性温度波动,这显然不利于高稳定度恒温器应用。因此,开展制冷机温度波动向恒温块的传播机理和抑制方法研究具有重要价值。此外,低温恒温器应用常使用PID控制器进行自动控温,其比例、积分调节参数的选取与系统的热结构和材料紧密相关,通常需要控温人员凭经验通过尝试摸索才能得到较为合适的参数,不利于普遍耗时的热学测试或实验开展。因此,通过建立低温恒温器的传热模型并进行控温模拟预测,指导PID控制,对于提高控温工作效率、优化恒温器设计也具有实用意义。本文针对以制冷机为冷源的低温恒温器高稳定度、快速控温技术需求,开展了波动传播和抑制的实验研究和理论分析,具体研究内容包括:(1)基于G-M制冷机设计并搭建了一套用于回热式制冷机冷源温度波动传播和抑制研究的实验系统。采用高灵敏度低温温度计和高精度信号测量仪器,实现对制冷机冷头以及恒温器内核心部件恒温块温度波动的快速、准确采集;系统允许自由更换冷头与恒温块之间的波动抑制装置,即设置不同形式和规格的热容与热阻单元;基于周期性非稳态传热的理论分析,研究热容法和热阻法对温度波动抑制的作用因素。(2)基于所搭建的实验系统,分别对热容法和热阻法进行了多组影响因素分别作用下的实际温度波动水平测量。在热容实验中,复用同台G-M制冷机,通过多级预冷实现氦气液化,并以氦为高体积热容材料进行温度波动抑制,发现当存有9m L液氦时,在4.2 K温区的温度波动幅值可降为波动源的25.57%。在热阻实验中,一方面通过多工况对比,研究了接触热阻对波动幅度抑制的效果,并进行了组件间安装预应力影响的定量测试,获得了预应力对波动抑制效果的作用关系,提出了较为均衡的预应力安装方案;另一方面,进行了热阻材料厚度影响规律研究,获得了温度波动度随热阻片厚度变化的关系式,当采用1mm厚度的不锈钢热阻片时,可将温度波动幅值抑制到±10m K以内。(3)对文献中和本文实验系统的低温恒温器结构进行归纳和梳理,确定低温恒温器的共性核心部件,并采用节点化处理,建立了各节点间的传热方程以及整个恒温器的传热模型;在该模型中引入PID反馈控制,通过设置自定义参数实现对不同参数组合情况下控温过程的温度变化预测,与实验测试控温数据对比结果表明,全过程平均预测温差小于0.11 K,验证了该传热控制模型的准确性。可实现对控温过程中PID参数设置的指导,对提高控温工作效率、优化恒温器设计也具有实用意义。通过上述三部分内容的研究,揭示了以回热式低温制冷机为冷源的低温恒温器内部温度波动传递的机理、主要影响因素和定量作用关系,建立了PID控温应用中的传热模型,丰富了低温温区高稳定度控温研究的理论认知和技术措施,为高水平低温恒温器的设计与优化提供工程应用指导。

李佳敏[4](2018)在《基于夹点技术的大型低温系统流程优化分析》文中认为随着大型粒子加速器、正负离子对撞机、低温超导系统等大型科学系统的建造以及航空航天技术的不断发展,大型低温系统的应用越来越广泛和重要。氦液化系统可以提供4~5K的超低温环境,对国家的宇航事业、科研机构、医疗等各行各业均有十分重要的作用。氦液化系统需要达到4.2K的低温环境,能耗巨大,同时系统的漏热也相当严重。所以,对大型氦低温系统进行优化设计,增强系统的能量利用率,对节约能源具有重大的意义。由于关键参数较多,流程结构多变,目前的研究均在某固定条件下,或基于热力学第一定律或基于热力学第二定律,或基于复杂的数学优化方法,优化结果缺乏综合性,且物理意义不容易理解。夹点技术是20世纪70年代起在瑞士联邦理工学院和英国利兹大学由Linnhof教授带队开发,后来又经多方的讨论研究,最终成为一种过程综合优化的方法论。它可以综合考虑节能效果、投资费用和可操作性三方面的平衡,并因其实用、简单、客观、效果显着而广受关注,被评为当今过程能量综合领域中最重大的突破之一。本文采用“夹点技术”对大型低温系统流程进行优化设计和分析,主要的研究工作如下:第一,选取典型的氦液化循环系统,研究其能量流随温度的分布,利用夹点技术分别绘制其温-焓图上的冷/热组合曲线,确定系统的夹点位置和温差。此过程是夹点技术应用的关键,可以简单直观的展现不同系统的能量分配、瓶颈所在以及优化的目标等。第二,根据所绘制的温-焓图分别对比所选循环的能量利用情况,定性地分析其特点,进一步用“(火积)理论”进行解释论证。研究结果表明,整个系统的(火用)效率由高到底排序为;多级修正布雷顿循环>柯林斯循环>两级修正布雷顿循环;末级修正布雷顿循环>柯林斯循环>两级修正布雷顿循环。第三,对所选循环进行基于夹点技术的模拟计算。利用Fortran以及Aspen HYSYS等对几种循环进行仿真模拟,针对压缩机出口压力、膨胀机分流比、中间压力等关键性能参数进行计算,得出不同状态下系统的(火用)效率、冷箱的(火用)效率和系统的液化率等优化指标,并与基于夹点技术温-焓图的理论分析结果相比较,总结异同及产生原因。另外,在上述分析的基础上,总结出系统(火用)效率和冷箱(火用)效率变化趋势不同的关键问题——节流阀液化率最佳进口压力为640KPa;针对这一问题,提出了改进的新型氦液化流程。第四,针对新提出的一种串联式多级氦液化/制冷循环进行基于夹点技术的理论分析和数值计算,得出优化后的性能指标,并与实际情况相比较,分析夹点技术应用于大型低温系统的优势所在。

夏曦[5](2018)在《基于液氮预冷的单级斯特林脉管制冷机研究》文中提出小型低温制冷机因其结构简单、运行稳定、控制灵活等特点被广泛应用于航空航天、国防军事、超导电子和医疗等领域,成为低温制冷技术中的研究热点。其中斯特林脉管制冷机因其结构紧凑、可靠性高、寿命长等优点逐渐成为军事和空间探测领域的理想机型。然而,由于高频低温下回热器、脉管损失严重以及低温惯性管调相复杂等问题,斯特林脉管制冷机在20 K以下深低温区制冷性能仍较差,限制了其实用范围。本文针对20 K温区斯特林脉管制冷机的研究不足,具体开展了如下工作:1.提出无高温段回热器的液氮预冷单级斯特林脉管制冷机,理论揭示其制冷性能的特点提出了无高温段回热器的液氮预冷单级斯特林脉管制冷机结构形式,压缩机通过带温度梯度的传输管在低温下驱动脉管制冷机,从整机热力学角度和回热器能流角度分析了该预冷形式具有的理论优势,有望使预冷型单级斯特林脉管制冷机实现更低的制冷温度和更高的制冷效率。通过整机模拟优化,最终在预冷温度80K、充压0.65MPa、频率28Hz、输入声功45W的工况下获得了 8.98K的最低无负荷制冷温度。并单独分析了温度梯度传输管对输入声功和焓流的影响,模拟指出其最佳冷端扫气体积比为15,最佳长径比取8.2.搭建了液氮预冷单级斯特林脉管制冷机实验平台,实验研究达到19.6 K的最低无负荷制冷温度基于整机的模拟优化结果,设计搭建了一台液氮预冷的单级斯特林脉管制冷机实验系统,并进行了相应的实验探究。通过改进温度梯度传输管热边界,在其热端增加水冷换热器,解决了制冷机制冷温度无法稳定的问题。对运行参数优化之后,在充压0.35MPa,频率28Hz,输入电功150W的最佳工况下获得了 19.6 K的最低制冷温度,并分析指出了改进预冷换热器、提高其换热效率是下一步优化的重点。3.系统探究了低温惯性管多参数耦合的调相特性,进行了初步的实验测量与精度分析在前人对于低温惯性管的研究基础上,基于简化的湍流热声理论,进一步模拟探究了低温惯性管多参数耦合的调相特性。研究显示,低温惯性管调相角度沿管长呈现周期性变化,温度、频率会影响周期的长短和峰值,三者之间存在耦合关系,适当匹配才能提高调相,而并非简单的降低温度或提高频率。相同调相要求下,高频或低温可以使调相结构更加紧凑。在设计时,应该先确定最佳耦合长度,再调整直径,缩小选型范围。而当结构尺寸一定时,低温、高频下惯性管调相更加敏感,因此需要更加精确的运行参数和结构参数匹配,在设计时应尽量保证计算模型的精确度。进一步基于RC负载法搭建了低温惯性管调相的测量装置,对测量装置进行了精度分析,指出了低温惯性管相位精确测量的改进方向。

刘伟[6](2017)在《极低温—力—电—磁多场环境场下高温超导材料性能测试仪器研制及其应用研究》文中研究说明高温超导材料具有高的临界转变温度、高的上临界磁场及在高磁场环境下优越的载流性能,在电力运输、强磁场科学、交通领域等展现出广阔的应用前景。在以上应用中,超导材料均处在低温、强磁场及大电流复杂多场环境中,其热应力、电磁力会导致超导材料发生变形,进而降低其临界电流,给超导器件带来巨大的安全隐患,因此研究高温超导材料在极低温-力-电-磁多场环境下的临界电流特性成为优化材料制备工艺、进一步推动其工程实用化的关键科学问题。另外,受目前高温超导材料可制备长度限制,接头成为其应用中关键组成部件,开展接头制备工艺及其在多场复杂环境下的力学、电学特性研究具有重要的科学意义和工程应用价值。本论文针对这两类问题开展研究,取得的主要成果如下:首先,研制了一套液氮直接冷却、力-电-磁多场环境超导材料临界电流测试系统(第一代)。该系统可实现超导材料临界电流的多环境场、及其载流稳定性的测试,具有较高的测试精度。在此基础上对YBCO涂层导体(YBCO CC)和Bi系第一代带材(Bi-2223)开展了多场环境下临界电流测试,得到了77K自场环境下的临界电流、力-电-磁特性、不可逆应变、稳定性等重要参数。接着,在第一代仪器基础上设计了一套研究横向压缩引起超导材料临界电流变化的测试夹具。对YBCO CC开展了横向压缩特性测试,并通过n值揭示了临界电流衰减的原因。同时,研制了一套液氮环境、电、磁多环境场超导材料层间剥离强度的测试设备。对YBCO CC开展了常温、液氮温度机械剥离强度测试及77K环境下力-磁、力-电等特征测试,并借助三维有限元的方法分析揭示了YBCO CC的剥离位置及剥离机制。然后,提出一种的新的超导接头焊接工艺,当焊接长度为8cm时,接触电阻为8.35n?,成为目前文献报道中的最小值。实验发现,采用该种新的焊接工艺所获得的焊接接头具有较优越的力-电性能,与完整带材基本相当。接着对制备工艺过程参数如焊接预压力、焊接长度等关键参数对接头性能的影响开展了系统研究,获得了最优的工艺流程参数。最后对横向压缩和剥离过程中接头端部效应引起临界电流的衰减进行了研究,揭示出这两个过程中临界电流衰减的本质原因为端部的应力集中导致YBCO超导层损坏。最后,提出了相应的接头强化方案,并给予了实验证实。最后,设计一种新的高温超导二流引线,成功解决了密闭空间大电流引入及传输焦耳热等技术难题,自主研制了一套采用G-M制冷机直接冷却的力-热-电-磁多场环境、且具有可视化功能的测试装置(第二代)。该设备在超高真空、极小空间内可实现6.59K至300K连续变温控制,最大测试电流可达600A,最大拉伸应变20%,外加垂直磁场05T,具备多场环境下的超导材料力学、电磁学性能测试的功能。另外,结合磁光系统实现了超导材料内部损伤的原位、实时观测,这使得对超导材料在变形过程中内部损伤机制及其对临界电流的影响研究成为可能。最后,利用该设备对YBCO CC和Bi-2223展开了变温环境下的多场性能测试,并根据测试数据对已有的理论预测模型的合理性进行了分析。

高新强[7](2016)在《室温磁制冷材料制备与复合磁制冷样机研究》文中研究说明磁制冷技术是一种具有高效节能、绿色环保等优点的新型制冷技术,最具有替代传统气体压缩制冷的潜质,在环境问题和能源问题日益严重的当前极具科研价值和应用前景。为促进磁制冷技术的广泛应用,探索高性能磁制冷材料的同时,研究磁制冷材料的制备成型、磁制冷系统的完善具有重要的意义。本文开展了磁制冷相关研究,主要工作有:1.酚醛树脂/La(Fe,Si)13基复合磁制冷材料成型研究针对La(Fe,Si)13基磁制冷材料脆性大难于成型的问题,提出一种将La(Fe,Si)13基磁制冷材料粉末和酚醛树脂混合热压成型的方法。制备的La(Fe11.6-x1.6-x Cox)Si1.4C0.15复合材料热导率能达到3.1 Wm-1K-1,材料本身的晶体结构,磁致热性能未受影响。本文提出的成型工艺简单、高效,具备大规模生产水平。2.耦合斯特林循环制冷的室温复合磁制冷数值模拟以原有室温复合磁制冷实验台为基础,建立新型室温耦合斯特林制冷复合磁制冷循环的CFD模型,通过计算为实验台的搭建提供理论基础。利用Ansys Fluent 14.0软件,计算分析了复合磁制冷系统模型。实验主要考察了两种制冷效应正面叠加的最佳相位角和不同工作频率对复合磁制冷机制冷性能的影响。3.耦合斯特林循环制冷的室温复合磁制冷样机实验研究设计并搭建了耦合斯特林制冷效应的室温复合磁制冷样机。通过实验验证了复合磁制冷循环运行的最佳相位角确实为60°。实验测试了回热器填充酚醛树脂/La(Fe,Si)13基材料的复合磁制冷样机的制冷性能,得到了30 K高、低温端温跨下41 W制冷量,相比于纯斯特林的29 K高、低温端温跨下37 W制冷量得到了提高。4.耦合吉福特-麦克马洪循环制冷的低温复合磁制冷样机实验研究为了考察低温区复合制冷效应,设计并搭建了耦合吉福特-麦克马洪循环制冷的低温复合磁制冷实验台。实验采用ErNi颗粒作为回热器填料,不锈钢作为二级冷头材料。实验结果表明,在60°相位角工况下低温复合磁制冷机达到的最低温度为3.5 K,在此工况下也得到了5.0 K,0.87 W的制冷量。

韩磊[8](2016)在《液氦温区斯特林型脉管制冷机实际气体效应影响及性能优化研究》文中研究指明医疗、航天和科学研究等高科技领域对液氦及以下温区的制冷需求日益迫切,如用于医疗MRI、超导磁体和量子通讯器件的冷却以及低温环境维持等。斯特林型脉管制冷机具有长寿命、高效率、低电磁干扰、冷端温度波动小等优点,在越来越多的应用场合备受青睐,因此逐渐成为研究热点。近年来,尽管液氦温区斯特林型脉管制冷机研究虽然巳取得一定进展,但与G-M脉管制冷机相比在最低制冷温度和制冷效率方面仍有较大差距。液氦温区斯特林型脉管制冷机存在多级结构耦合复杂、高频回热效率低、实际气体效应损失、声功小调相困难及工质比热剧烈变化等问题,这些复杂问题严重制约了其发展。本文以进一步提高液氦温区斯特林型脉管制冷机的制冷性能为目标,揭示液氦温区实际气体效应对回热性能影响的机理,探索提高回热效率的新途径,采用多级脉管制冷机获得液氦温度,进而提高脉管制冷机在液氦温区的制冷效率。本文主要开展了以下三方面的研究工作:1.液氦温区斯特林型脉管制冷工质物性对制冷性能影响机理分析基于热力学定律,分析比较了脉管制冷机制冷工质He-4和He-3在液氦温区的热力学特性,并给出了两种工质下脉管制冷机的各种损失。结合Sage和REGEN3.3研究了使用两种工质在液氦温区脉管中的制冷性能,从冷端相位角、回热器损失等方面入手,定量研究了由工质变化引起的回热器冷端相位对最低制冷温度、制冷量和性能系数(COP)的影响关系,上述分析为液氦斯特林脉管制冷机不同工质(He-3、He-4)的实验优化提供了理论指导。2.采用He-3及He-4为工质的液氮温区脉管制冷性能对比实验与传统的观点普遍认为的氦-3工质更为优越不同,实验表明采用He-3直接替代He-4斯特林型脉管制冷机并不能获得更低制冷温度。随后分析了He-3优化前后实验结果及平均压力、预冷温度、运行频率和输入功等不同运行参数下的制冷性能,找出因工质物性变化而提高制冷机性能所需的运行参数优化规律。通过运行参数优化,He-3工质的最低制冷温度由5.4 K降至4.03 K,并在4.86 K获得20 mW制冷量。这是目前三级斯特林型脉管制冷机达到的最低制冷温度。为进一步了解工质物性下制冷机填料对制冷机性能影响,在此基础上初步实验研究了He-4为工质的4-20K温区不同组分多层回热填料优化实验,为后续与He-3工质的制冷机填料实验对比及填料优化积累经验。3.液氦温区直流(DC flow)对脉管制冷性能影响的理论与实验研究针对He-4工质在液氦温区高频脉管实际气体损失严重的问题,研究了液氦温区回热器内质量流和能量流规律,提出了液氦温区DC流辅助调节方案。结合焓流理论分析了DC流对液氦温区脉管回热器各部分损失的影响,以及DC结构下不同质量流量、运行频率、平均压力对制冷机性能影响规律。为了验证理论计算结果并探索在液氦温区斯特林型脉管制冷机采用DC流提高制冷性能的可行性,设计了不同结构的液氦温区DC流结构形式,开展了液氦温区多级斯特林脉管第三级DC流的实验研究。研究了不同DC结构对回热器温度分布、无负荷制冷温度以及预冷温度的影响,对DC流结构引入的优势和劣势进行了对比,在总结不同结构优缺点的基础上提出了加入DC流回路提高液氦温区制冷机性能的方案,在抑制实际气体效应不利影响的同时显着提升了制冷机的性能。实验结果表明,在相同的运行概况下采用DC流结构,液氦温区制冷机最低制冷温度在He-4临界温度以上时由7.8 K降至6.2 K;在液氦温区时冷端温度由4.76 K降至4.69 K。首次理论结合实验验证DC流用于多级斯特林脉管制冷机提升性能的可能性。

朱建民,施骏业,陈江平,张金喜[9](2015)在《国内大冷量G-M制冷机的研究与开发现状》文中研究指明随着高温超导、空间环境模拟等技术的不断发展和应用,对能提供大制冷量的高性能G-M制冷机提出了迫切需求。本文从制冷机结构优化、新型蓄冷材料应用、制冷机运行参数优化等方面总结了国内大冷量G-M制冷机的研究与开发进展,旨在为下一步的研究与开发工作提供参考。

胡剑英,罗二仓[10](2015)在《回热式低温制冷研究进展》文中进行了进一步梳理很多特殊的物理现象伴随着低温而出现,低温技术正逐渐渗透到社会生活中的很多领域。回热式制冷作为两类主流低温制冷技术之一,主要包括斯特林制冷机、G-M制冷机、脉冲管制冷机3种结构形式。前两种结构技术成熟,但在寿命或效率方面有一定的不足;脉冲管制冷机可靠性和效率均较高,近年来发展最为迅猛。热声理论从声波与固壁相互作用的角度解释了回热式制冷的工作机制,正逐步发展成为研究回热式制冷的统一的理论工具,同时也使一种新的回热式制冷机结构——热声制冷机诞生。其中,双作用热声制冷可能存在较大的发展前景。目前回热式制冷正呈现多热点的发展趋势。回热式制冷在不断拓展应用的同时也在不断深化内在的科学问题研究,改进自身结构,孕育新的发展的机会。

二、G—M制冷机的研究进展及其应用(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、G—M制冷机的研究进展及其应用(论文提纲范文)

(1)上海光源超导波荡器降温特性实验研究(论文提纲范文)

1 引言
2 实验系统与工作原理
    2.1 超导波荡器低温系统
    2.2 制冷系统降温与运行过程
    2.3 降温与积液时间优化原理
3 实验结果分析
4 结论

(2)承力固氮低温容器的结构设计、传热计算与性能测试(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
        1.1.1 高温超导材料的应用前景
        1.1.2 固氮在高温超导磁体应用中的优势
        1.1.3 问题的提出
        1.1.4 本课题的研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 固氮应用于高温超导磁体研究现状
        1.2.2 承力固氮低温容器研究现状
    1.3 本论文主要研究内容与方法
第2章 承力固氮低温容器的结构设计
    2.1 固氮低温容器的结构组成
        2.1.1 制冷机的选择
        2.1.2 结构材料的选择
    2.2 固氮低温容器的结构设计
        2.2.1 腔体结构
        2.2.2 双级冷屏
        2.2.3 制冷机可插拔结构
        2.2.4 电流引线结构
    2.3 固氮低温容器的优化
        2.3.1 承力支撑结构
        2.3.2 可插拔结构优化
        2.3.3 电流引线结构优化
        2.3.4 液氮盒结构优化
    2.4 本章小结
第3章 承力固氮低温容器的传热计算与结构强度仿真
    3.1 固氮低温容器的传热计算
        3.1.1 固氮低温容器的传导漏热
        3.1.2 固氮低温容器的辐射漏热
        3.1.3 固氮低温容器的对流漏热及焦耳热
    3.2 固氮温升时间计算
    3.3 固氮低温容器的结构强度仿真
        3.3.1 有限元软件的选取
        3.3.2 仿真建模
    3.4 本章小结
第4章 承力固氮低温容器的升降温性能测试
    4.1 固氮低温容器的性能测试
        4.1.1 固氮低温容器的结构装配
        4.1.2 固氮低温容器的检漏测试
        4.1.3 固氮低温容器的空载性能测试
    4.2 固氮降温及升温实验测试
        4.2.1 含制冷机的固氮温升时间测试
        4.2.2 不含制冷机的固氮温升时间测试
        4.2.3 实验结果分析与解析计算对比
    4.3 励磁速率与固氮温升时间的关系
    4.4 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
    1.论文情况
    2.专利情况
    3.科研项目
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(3)以G-M制冷机为冷源的低温恒温器温度波动抑制特性研究(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 国内外低温恒温器研究与应用现状
        1.2.1 以低温流体为冷源的恒温器应用现状
        1.2.2 基于制冷机的低温恒温器研究现状
    1.3 基于制冷机的低温恒温器温度波动抑制方法
        1.3.1 热容法抑制波动的研究现状
        1.3.2 热阻法抑制波动的研究现状
    1.4 本文研究内容与方法
第二章 基于G-M制冷机的温度波动抑制实验系统设计
    2.1 温度波动抑制原理
    2.2 基于G-M制冷机的低温恒温器温度波动抑制实验系统设计
        2.2.1 实验系统概述
        2.2.2 低温制冷机
        2.2.3 温度波动抑制模块
        2.2.4 低温恒温部件
        2.2.5 真空绝热保护系统
        2.2.6 温度控制系统
        2.2.7 数据测量系统
    2.3 实验方案与流程
        2.3.1 实验方案设计
        2.3.2 温度计标定
        2.3.3 测量误差分析
        2.3.4 实验流程步骤
    2.4 本章小结
第三章 低温恒温器温度波动抑制实验数据分析
    3.1 制冷机冷头自身温度波动测定
    3.2 热容法温度波动抑制实验与分析
        3.2.1 热容模块对波动传递的影响测试
        3.2.2 热容量对温度波动抑制的效果分析
    3.3 热阻法温度波动抑制实验与分析
        3.3.1 热阻片分层数量对波动抑制的效果分析
        3.3.2 热阻片厚度对波动抑制的效果分析
        3.3.3 热阻片安装方式对波动抑制的效果分析
    3.4 本章小结
第四章 PID控温响应预测模型与实验验证
    4.1 PID控制策略
    4.2 模型节点分析
    4.3 控温响应预测与实验验证
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 研究内容总结
    5.2 研究创新点
    5.3 研究未来展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的学术成果

(4)基于夹点技术的大型低温系统流程优化分析(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 国内氦液化系统的结构及循环的研究进展
        1.2.2 国外对氦液化系统的流程优化及算法的研究进展
        1.2.3 总结和评价
    1.3 本课题研究内容
第2章 夹点技术在大型低温系统中的应用
    2.1 夹点技术的基本原理
    2.2 夹点技术的工程应用分析
    2.3 夹点技术在大型低温系统应用中的意义
第3章 基于夹点技术的氦液化循环对比分析
    3.1 引论
    3.2 大型低温系统循环的选取及介绍
    3.3 四种氦液化循环基于T-H组合曲线图的对比分析
        3.3.1 柯林斯循环(循环A)与串联修正布雷顿循环(循环B)的对比分析
        3.3.2 柯林斯循环(循环A)与双级修正布雷顿循环(循环C)的对比分析
        3.3.3 柯林斯循环(循环A)与末端修正布雷顿循环(循环D)的对比分析
    3.4 (火积)理论在氦液化循环对比分析中的应用
    3.5 本章小结
第4章 基于夹点技术的氦液化循环优化分析
    4.1 氦液化循环数值模拟的研究基础
    4.2 柯林斯循环优化分析的数值计算
    4.3 修正布雷顿循环优化分析的数值计算
    4.4 末端修正布雷顿循环的优化分析的数值计算
    4.5 本章小结
第5章 串联式多级氦液化/制冷循环
    5.1 循环简介
    5.2 关于串联式多级氦液化/制冷循环的研究基础
    5.3 数值计算及结果分析
    5.4 本章小结
总结与展望
    全文工作总结
    后续工作展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢

(5)基于液氮预冷的单级斯特林脉管制冷机研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
主要符号表
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 20 K温区斯特林脉管制冷机研究现状
        1.2.1 两级斯特林脉管制冷机研究现状
        1.2.2 预冷型单级斯特林脉管制冷机研究现状
    1.3 低温惯性管研究现状
        1.3.1 惯性管理论研究概况
        1.3.2 低温惯性管调相特性研究现状
    1.4 20 K温区斯特林脉管制冷机存在的主要问题
    1.5 本文的主要工作
2 液氮预冷的单级斯特林脉管制冷机理论分析和设计
    2.1 液氮预冷单级斯特林脉管制冷机理论分析
        2.1.1 基于整机的热力学分析
        2.1.2 基于回热器的能流分析
    2.2 液氮预冷单级斯特林脉管制冷机模拟设计
        2.2.1 模拟软件Sage简介
        2.2.2 整机模拟优化
    2.3 温度梯度传输管优化设计
    2.4 本章小结
3 液氮预冷单级斯特林脉管制冷机实验系统
    3.1 制冷机系统
        3.1.1 单级斯特林脉管制冷机
        3.1.2 液氮预冷系统
        3.1.3 压缩机驱动系统
    3.2 真空和绝热系统
    3.3 测量系统
        3.3.1 温度测量
        3.3.2 压力测量
        3.3.3 制冷量测量
        3.3.4 数据采集系统
    3.4 测量系统误差分析
        3.4.1 温度测量误差
        3.4.2 制冷量测量误差
        3.4.3 压力测量误差
    3.5 本章小结
4 液氮预冷单级斯特林脉管制冷机实验结果与分析
    4.1 温度梯度传输管的热边界优化实验
    4.2 运行参数优化实验
        4.2.1 无低温双向下运行参数优化
        4.2.2 加低温双向进气下运行参数优化
    4.3 结构参数优化分析
        4.3.1 低温惯性管的优化分析
        4.3.2 回热器热端换热器优化分析
    4.4 本章小结
5 影响低温惯性管调相的参数耦合特性研究
    5.1 基于简化的湍流热声理论的低温惯性管计算
        5.1.1 简化的湍流热声理论简介
        5.1.2 低温惯性管调相随结构参数的变化规律
        5.1.3 低温惯性管调相随运行参数的变化规律
    5.2 基于模拟计算结果的理论分析
    5.3 低温惯性管调相的测量
        5.3.1 低温惯性管调相的测量装置及原理
        5.3.2 实验测量的精度分析和改进方案
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 本文创新点
    6.3 研究展望
参考文献
作者简历及在学期间所取得的研究成果
致谢

(6)极低温—力—电—磁多场环境场下高温超导材料性能测试仪器研制及其应用研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 超导简介
        1.1.2 高温超导材料的制备及应用
        1.1.3 高温超导应用中的关键力学问题
    1.2 研究现状
        1.2.1 低温及高温超导材料性能测试设备
        1.2.2 高温超导材料性能测试研究
        1.2.3 高温超导接头的研究
    1.3 本文主要内容
第二章 液氮冷却、力-电-磁多环境场高温超导测试系统的研制(第一代)及应用
    2.1 超导材料临界电流测试原理
        2.1.1 临界电流测试原理
        2.1.2 测试常见问题
    2.2 高温超导力-电-磁多环境场测试系统
        2.2.1 信号采集及监视系统
        2.2.2 加载系统
        2.2.3 低温系统
        2.2.4 超导磁体系统
    2.3 测试功能与数据处理
        2.3.1 测试功能概述
        2.3.2 测量结果数据处理
    2.4 YBCO CC测试及结果分析
        2.4.1 实验样品及测试过程
        2.4.2 实验测试结果及分析
        2.4.3 测试系统整体精度讨论
    2.5 Bi-2223 测试结果及讨论
        2.5.1 实验样品及测试过程
        2.5.2 实验测试结果及分析
    2.6 本章小结
第三章 高温超导带材的横向压缩及层间剥离研究
    3.1 压缩实验装置
        3.1.1 实验装置构成
        3.1.2 测试原理及可靠性验证
    3.2 YBCO CC横向压缩实验
        3.2.1 实验样品
        3.2.2 测试结果及分析
    3.3 层间剥离测试仪器研制
        3.3.1 测试仪器的构成及功能
    3.4 YBCO高温超导层间剥离实验研究
        3.4.1 测试样品
        3.4.2 测试结果及分析
    3.5 本章小结
第四章 高温超导接头的制备工艺及性能研究
    4.1 YBCO接头的制备及性能测试
        4.1.1 YBCO接头的制备
        4.1.2 YBCO接头的性能测试
    4.2 YBCO接头性能影响因素分析
        4.2.1 焊接压力对YBCO超导接头电阻的影响
        4.2.2 接头焊接长度对YBCO超导接头电阻的影响
        4.2.3 YBCO CC宽度对接头电阻的影响
    4.3 横向压缩对YBCO接头性能的影响
        4.3.1 YBCO接头压缩特性测试
        4.3.2 YBCO接头强化及其性能测试
    4.4 YBCO接头剥离测试及优化
        4.4.1 测试样品
        4.4.2 测试结果分析及优化
    4.5 本章结论
第五章 G-M制冷机直接冷却多环境场-可视化测试系统的研制(第二代)及应用
    5.1 实验仪器的研制
        5.1.1 真空杜瓦装置
        5.1.2 二流引线的设计
        5.1.3 温度测量、控制及稳定性分析设计
        5.1.4 加载系统
        5.1.5 磁光系统
        5.1.6 基于Labview的信号采集及控制软件
        5.1.7 与国内外同类设备对比
        5.1.8 实验测试流程
    5.2 YBCO CC多场环境下的性能测试
        5.2.1 不同温度下的YBCO CC临界电流测试
        5.2.2 不同温度下轴向应变对YBCO CC临界电流的影响
        5.2.3 磁光测试
    5.3 Bi-2223 多场环境场下的性能测试
        5.3.1 不同温度下的Bi-2223 临界电流测试
        5.3.2 力-热-电多环境场对Bi-2223 临界电流的影响
        5.3.3 热-电-磁多环境场对Bi-2223 临界电流的影响
    5.4 本章小结
第六章 结束语
研究结果的展望
参考文献
在学期间发表的学术论文和研究成果
致谢

(7)室温磁制冷材料制备与复合磁制冷样机研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 磁制冷技术
        1.2.1 磁热效应及其热力学描述
        1.2.2 磁制冷材料
        1.2.3 磁制冷循环
        1.2.4 磁体
    1.3 室温磁制冷材料成型工艺的研究概况
    1.4 磁制冷机与复合磁制冷机研究进展
        1.4.1 磁制冷机研究进展
        1.4.2 复合磁制冷机研究进展
    1.5 本文研究内容和研究意义
第二章 磁制冷复合材料的制备及性能研究
    2.1 引言
    2.2 样品制备与测试
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 样品制备方法
        2.2.3 性能测试方法及设备
        2.2.4 工艺条件的确定
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 酚醛树脂/La(Fe,Si)_(13)基磁制冷复合材料的晶体结构分析
        2.3.2 酚醛树脂/La(Fe,Si)_(13)基磁制冷复合材料的磁热效应研究
        2.3.3 酚醛树脂/La(Fe,Si)_(13)基磁制冷复合材料的导热性能研究
        2.3.4 酚醛树脂/La(Fe,Si)_(13)基磁制冷复合材料在磁制冷机中的应用
    2.4 小结
第三章 耦合斯特林循环制冷的室温复合磁制冷数值模拟
    3.1 引言
    3.2 室温复合磁制冷循环原理
        3.2.1 主动式磁制冷循环原理
        3.2.2 斯特林制冷循环原理
        3.2.3 室温复合磁制冷循环原理
        3.2.4 室温复合磁制冷循环相位角的定义
    3.3 室温复合磁制冷物理模型
    3.4 室温复合磁制冷数学模型
        3.4.1 基本方程与模型
        3.4.2 边界及进出口条件
        3.4.3 网格划分
    3.5 室温复合磁制冷系统CFD模拟结果与讨论
    3.6 小结
第四章 耦合斯特林循环制冷的室温复合磁制冷样机实验研究
    4.1 引言
    4.2 室温复合磁制冷样机研制
        4.2.1 实验台组成
        4.2.2 数据采集系统及不确定度分析
    4.3 室温复合磁制冷样机实验研究
        4.3.1 斯特林制冷机实验测试
        4.3.2 室温复合磁制冷机的相位角实验结果
        4.3.3 不同工况下室温复合磁制冷样机实验结果
    4.4 实验与模拟结果对比分析
    4.5 酚醛树脂/La(Fe,Si)_(13)基材料在样机上的实验结果
    4.6 小结
第五章 耦合吉福特-麦克马洪循环制冷的低温复合磁制冷样机实验研究
    5.1 引言
    5.2 低温复合磁制冷循环原理
        5.2.1 G-M制冷循环原理
        5.2.2 低温复合磁制冷循环原理
    5.3 低温复合磁制冷样机研制
        5.3.1 试验台组成
        5.3.2 数据采集及不确定度分析
    5.4 低温复合磁制冷样机实验研究
        5.4.1 G-M机实验测试及改进
        5.4.2 低温复合磁制冷机的实验结果
    5.5 小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间所取得的相关科研成果
致谢

(8)液氦温区斯特林型脉管制冷机实际气体效应影响及性能优化研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 低温制冷机的分类
    1.3 脉管制冷机的发展历程
    1.4 液氦温区脉管制冷机研究进展
    1.5 液氦温区脉管制冷存在的主要问题
    1.6 本文的主要工作
2 脉管制冷机理论分析
    2.1 脉管制冷机的热力学基础
        2.1.1 闭口系统的热力学分析
        2.1.2 开口系统的热力学分析
        2.1.3 交变系统的热力学分析
        2.1.4 脉管制冷机中的能量流动
    2.2 脉管制冷机相位理论
    2.3 脉管制冷机损失机理
    2.4 数值计算软件REGEN与Sage简介
        2.4.1 回热器性能计算软件REGEN
        2.4.2 制冷机整机计算软件Sage
    2.5 本章小结
3 工质物性对液氦温区制冷机性能影响
    3.1 液氦温区工质物性对比
    3.2 液氦温区工质物性对回热损失的影响
    3.3 液氦温区工质物性对脉管制冷机相位的影响
    3.4 本章小结
4 三级斯特林型脉管制冷机实验装置
    4.1 制冷机系统
        4.1.1 第一级脉管制冷机
        4.1.2 第二级脉管制冷机
        4.1.3 第三级脉管制冷机
        4.1.4 压缩机和驱动电源
    4.2 测量和数据采集系统
        4.2.1 温度测量
        4.2.2 压力测量
        4.2.3 制冷量测量
        4.2.4 数据采集系统
    4.3 测量误差分析
        4.3.1 温度测量误差
        4.3.2 制冷量测量误差
    4.4 本章小结
5 采用He-3及He-4工质的液氦温区斯特林脉管实验研究
    5.1 运行频率优化
    5.2 充气压力优化
    5.3 多参数优化
    5.4 多组分回热填料实验
    5.5 本章小结
6 液氦温区DC流对脉管制冷性能影响研究
    6.1 DC流制冷机理理论分析及数值计算
        6.1.1 DC流回热器能量流分析
        6.1.2 DC流回热器熵分析
        6.1.3 液氦温区脉管中DC流对制冷性能影响模拟研究
    6.2 液氦温区制冷机DC流性能实验研究
        6.2.1 开式DC流实验
        6.2.2 闭式DC流实验
    6.3 本章小结
7 全文总结与展望
    7.1 全文工作总结
    7.2 本文的主要创新点
    7.3 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻博期间主要科研成果

(9)国内大冷量G-M制冷机的研究与开发现状(论文提纲范文)

0 引言
1 G-M制冷机简介
2 G-M制冷机研发进展
    2.1 冷头换热器性能优化
        2.1.1 填料型冷头换热器
        2.1.2 狭缝式冷头换热器
        2.1.3 减少冷头的导热热阻
    2.2 蓄冷器性能优化
        2.2.1 蓄冷器结构及布置方式的改进
        2.2.2 新型磁性蓄冷材料及填充形式的研究
        2.2.3 内部流动特性研究及优化
    2.3 低温活塞环结构及密封方式的改进
    2.4 配气机构的控制方式及结构优化
    2.5 制冷机运行参数优化
3 总结和展望

(10)回热式低温制冷研究进展(论文提纲范文)

1 传统回热式制冷机的发展
    1.1 斯特林制冷
    1.2 G-M制冷机
    1.3 脉冲管制冷机
2 回热式制冷的普适理论——热声学
3 回热式制冷的发展趋势
    3.1 向普冷区发展
    3.2 向超低温区发展
    3.3 向大制冷量发展
    3.4 热驱动化
4 需深入研究的科学问题
5 结论

四、G—M制冷机的研究进展及其应用(论文参考文献)

  • [1]上海光源超导波荡器降温特性实验研究[J]. 吴腾马,周巧根,张继东,朱亚. 低温与超导, 2022
  • [2]承力固氮低温容器的结构设计、传热计算与性能测试[D]. 罗桢. 西南交通大学, 2020
  • [3]以G-M制冷机为冷源的低温恒温器温度波动抑制特性研究[D]. 杨忠衡. 上海交通大学, 2020(09)
  • [4]基于夹点技术的大型低温系统流程优化分析[D]. 李佳敏. 北京理工大学, 2018(07)
  • [5]基于液氮预冷的单级斯特林脉管制冷机研究[D]. 夏曦. 浙江大学, 2018(06)
  • [6]极低温—力—电—磁多场环境场下高温超导材料性能测试仪器研制及其应用研究[D]. 刘伟. 兰州大学, 2017(11)
  • [7]室温磁制冷材料制备与复合磁制冷样机研究[D]. 高新强. 河北工业大学, 2016(03)
  • [8]液氦温区斯特林型脉管制冷机实际气体效应影响及性能优化研究[D]. 韩磊. 浙江大学, 2016(12)
  • [9]国内大冷量G-M制冷机的研究与开发现状[J]. 朱建民,施骏业,陈江平,张金喜. 制冷技术, 2015(05)
  • [10]回热式低温制冷研究进展[J]. 胡剑英,罗二仓. 科技导报, 2015(02)

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G-M冰箱的研究进展及应用
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