脈管制冷機性能模擬的3-2-1數(shù)理模型及實驗研究中文摘要

首次對脈管制冷機的脈管進行3維非穩(wěn)態(tài)場模擬，對回熱器應用2維場模擬、對連接管道用1維模型（3-2-1模型），構成脈管制冷的最先進的物理數(shù)學模型，發(fā)展相應的數(shù)值方法。數(shù)值模擬結(jié)果通過實研驗證。該模型可能查明現(xiàn)有各種模型無法揭示的脈管制冷機中的復雜物理過程，揭示脈管制冷機的工作機理，提出實質(zhì)性的改進方案，以進一步提高其性能。

相似模擬研究是一種重要的科學研究手段，是在實驗室內(nèi)按相似原理制作與原型相似的模型，借助測試儀表觀測模型內(nèi)力學參數(shù)及其分布規(guī)律，利用在模型上研究的結(jié)果，借以推斷原型中可能發(fā)生的力學現(xiàn)象以及巖體壓力分布的規(guī)律，從而解決巖體工程生產(chǎn)中的實際問題。這種研究方法具有直觀、簡便、經(jīng)濟、快速以及實驗周期短等優(yōu)點。而且能夠根據(jù)需要，通過固定某些參數(shù)，改變另一些參數(shù)來研究巷（隧）道圍巖應力和采礦工作面附近支撐壓力在空間與時間上的分布規(guī)律和變化情況以及某些參數(shù)對巖體壓力的影響，這在現(xiàn)場條件下是難以實現(xiàn)的。

模型實驗一般步驟

（1）先根據(jù)實驗場地、模型制作和測量條件定出長度比尺；

（2）以選定的比尺縮小或放大原型的幾何尺寸，得出模型的幾何邊界；

（3）根據(jù)對流動受力情況的分析，滿足對流動起主要作用的力相似，選擇模型律；

（4）按選用的模型律，確定流速比尺及模型的流量。

模型實驗模型實驗數(shù)據(jù)

模型實驗數(shù)據(jù)可以分為兩大類：一類是無量綱的量，由于模型與原型流動相似，模型值與原型值對應相等，不必進行換算；一類是有量綱的量，如流動阻力、壓強、流速分布等，則需要按照所選擇的相似準則得出的比尺關系進行換算。素進行獨立控制。與現(xiàn)場實測相比，可進行方案的前期優(yōu)化，具有省時、省力的優(yōu)點。

模型實驗各種研究方法的比較

（1）理論分析法——有時不同的理論方法得到的解析解不同，有時又難以求解。

（2）數(shù)值計算一仿真分析——由于很多工程中的一些不確定因素，輸入?yún)?shù)難以精確，還有模型簡化等問題，存在一定局限性。

（3）現(xiàn)場實測——只有在工程施工過程中進行，投入較大，周期長。

（4）模型實驗——可使工程中發(fā)生的現(xiàn)象在實驗室中再現(xiàn)出來，而且還可以對實驗中主要原因。