基于格子Boltzmann方法的页岩气微观流动模拟 被引量：34

1

作者 姚军 赵建林 +4 位作者 张敏 张磊 杨永飞 孙致学 孙海 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1280-1289,共10页

页岩中的主要孔隙类型是纳米孔隙,气体在纳米孔隙中的流动不同于在常规孔隙中的流动,其存在微尺度效应,因此基于连续介质假设的达西方程不再适用。由于页岩气藏一般处于高压环境,气体比较稠密,理想气体状态方程也不再适用。而格子Boltzm... 页岩中的主要孔隙类型是纳米孔隙,气体在纳米孔隙中的流动不同于在常规孔隙中的流动,其存在微尺度效应,因此基于连续介质假设的达西方程不再适用。由于页岩气藏一般处于高压环境,气体比较稠密,理想气体状态方程也不再适用。而格子Boltzmann方法是一种介观流动模拟方法,其不基于连续介质假设,适用于从滑移区到过渡区的气体流动模拟,并且能够考虑气体稠密性和非理想气体状态方程的影响。基于考虑努森层影响和微尺度效应的非理想气体格子Boltzmann方法,结合镜面反射格式与反弹格式组合的滑移边界条件,采用二维平板模型,研究了孔隙尺寸、压力和温度等因素对微尺度效应的影响,并对影响机理进行了分析。结果表明:努森数是微尺度气体流动的控制参数;在滑移区和自由分子流区,各因素对微尺度效应的影响较小,而在过渡区,各因素对微尺度效应的影响较大;通过表观渗透率与固有渗透率比值随努森数的变化关系,并与常用的页岩气藏表观渗透率计算模型进行对比,验证了目前常用页岩气藏表观渗透率计算模型的准确性。 展开更多

关键词 格子BOLTZMANN方法 页岩气 纳米孔隙 微尺度效应 非理想气体

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具有非理想气体工质的内可逆Dual循环最优性能 被引量：2

2

作者 陈茂 戈延林 +2 位作者 陈林根 谢志辉 施双双 《大学物理》 2023年第8期32-36,54,共6页

基于有限时间热力学理论和前人建立的内可逆Dual循环模型,本文进一步考虑非理想气体工质比热模型,对循环的性能进行了研究,推导得到了循环功率和效率的基本优化关系,通过数值计算分析了传热损失系数(B)、预胀比(ρ)、单原子气体自由度(d... 基于有限时间热力学理论和前人建立的内可逆Dual循环模型,本文进一步考虑非理想气体工质比热模型,对循环的性能进行了研究,推导得到了循环功率和效率的基本优化关系,通过数值计算分析了传热损失系数(B)、预胀比(ρ)、单原子气体自由度(d)和循环最大温比(τ)对循环特性的影响,比较了不同比热模型条件下循环的性能差异.结果表明:随着τ和d增加,循环最大功率(P_(max))、最大效率(η_(max))、最大功率时对应的效率(ηP_(max))、最大功率和最大效率时对应的压缩比(γP)和(γη)均增加;随着B增加,η_(max)、和ηP_(max)均减小,γη不变;随着ρ增大,P_(max)、γP和γη先增大后减小,η_(max)和ηP_(max)增大;比热模型对循环性能不产生定性的影响仅产生定量影响,非理想气体比热模型条件下得到的P_(max)、η_(max)、ηP_(max)、γP和γη最小.本文所得结论对实际热机的设计有一定的参考意义. 展开更多

关键词 Dual循环 非理想气体 有限时间热力学 功率 效率

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具有非理想气体工质的内可逆和不可逆Atkinson循环最优性能

3

作者 吴迪 戈延林 +1 位作者 陈林根 冯辉君 《电站系统工程》 2024年第3期6-14,共9页

在前人建立的循环模型基础上,引入了非理想气体比热模型,研究了内可逆和不可逆Atkinson循环的最优性能,分析了压缩比(γ)、循环最高温度(T_(3))、气缸活塞长度(L)、比热模型、传热损失(B)、摩擦损失和内不可逆性损失对两种循环功率(P)... 在前人建立的循环模型基础上,引入了非理想气体比热模型,研究了内可逆和不可逆Atkinson循环的最优性能,分析了压缩比(γ)、循环最高温度(T_(3))、气缸活塞长度(L)、比热模型、传热损失(B)、摩擦损失和内不可逆性损失对两种循环功率(P)、效率(η)、生态学函数(E)和功率密度(P_(d))的影响。结果表明:曲线P-γ、η-γ、E-γ和P_(d)-γ均呈类抛物线型,均存在对应的最佳γ让4个目标函数分别达到最大。对内可逆循环,随着T3的增大,P_(max)、η_(max)、E_(max)和(P_(d))_(max)均增大;随着B的增大,η_(max)和E_(max)均减小。对不可逆循环,随着不可逆损失项数目的增多,P_(max)、η_(max)、E_(max)和(P_(d))_(max)均减小;随着T_(3)的增大,P_(max)、η_(max)、E_(max)和(P_(d))_(max)均增大;随着L的增大,P_(max)、η_(max)、E_(max)和(P_(d))_(max)均减小。与其他两种比热模型相比,非理想气体比热模型下的两种循环P_(max)、η_(max)、E_(max)和(P_(d))_(max)均较小。 展开更多

关键词 Atkinson循环 内可逆循环 不可逆循环 有限时间热力学 非理想气体 性能优化

原文传递

具有非理想气体工质的内可逆Miller循环功率效率特性

4

作者 陈茂 戈延林 +2 位作者 陈林根 谢志辉 施双双 《节能》 2024年第4期48-52,共5页

应用有限时间热力学理论,研究非理想气体工质的内可逆Miller循环的最优性能,导出循环功率和效率与压缩比的一般关系。以循环功率和效率为目标函数,分析Miller循环比γM、传热损失系数B、循环最大温比τ和气体自由度d对循环特性的影响,... 应用有限时间热力学理论,研究非理想气体工质的内可逆Miller循环的最优性能,导出循环功率和效率与压缩比的一般关系。以循环功率和效率为目标函数,分析Miller循环比γM、传热损失系数B、循环最大温比τ和气体自由度d对循环特性的影响,比较非理想气体与理想气体不同比热模型条件下的性能差异。结果显示:随着γM增加,循环最大功率P_(max)和最大效率η_(_(max))增大,P_(max)对应的效率ηP_(max)先增大后减小,P_(max)对应的压缩比γP减小,η_(_(max))对应的压缩比γη先减小后增大;随着B增大,η_(_(max))、ηP_(max)和γη减小;随着τ和d增加,P_(max)、η_(_(max))、ηP_(max)、γP和γη均增大。比热模型对循环性能仅有定量影响,无定性影响;非理想气体比热模型条件下的循环功率和效率最小。 展开更多

关键词 内可逆Miller循环 有限时间热力学 非理想气体 功率 效率

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从量纲分析观点看气体物态方程 被引量：2

5

作者 朱如曾 《大学物理》 北大核心 2004年第2期15-16,共2页

从量纲分析的观点出发讨论气体物态方程的形式.指出理想气体的物态方程由量纲特征确定到只差一常数;玻意耳气体族的物态方程族由量纲特征完全确定;还给出了非理想气体物态方程的一般形式.

关键词 量纲分析 理想气体 玻意耳定律 非理想气体

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具有非理想气体工质的往复式Brayton循环多目标优化

6

作者 吴迪 戈延林 +1 位作者 陈林根 冯辉君 《电力与能源》 2023年第6期625-634,共10页

基于前人建立的不可逆往复式Brayton循环模型,在考虑多种不可逆损失项和非理想气体比热模型的情况下,以压缩比为优化变量,对无因次功率、效率、无因次生态学函数和无因次功率密度进行性能分析与多目标优化,并通过比较3种决策方式得到的... 基于前人建立的不可逆往复式Brayton循环模型,在考虑多种不可逆损失项和非理想气体比热模型的情况下,以压缩比为优化变量,对无因次功率、效率、无因次生态学函数和无因次功率密度进行性能分析与多目标优化,并通过比较3种决策方式得到的的偏差指数,获得优化方案。结果表明:在进行单目标分析时,四个目标函数性能指数会随着不可逆损失项系数的增大而减小;多目标优化结果相比单目标优化更优,其设计方案更理想。 展开更多

关键词 不可逆Brayton循环 往复式循环 有限时间热力学 非理想气体 多目标优化 性能分析

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非理想气体热力学性质的研究 被引量：4

7

作者 梁春燕 《广西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2001年第2期18-21,共4页

用量子统计的方法得到非理想气体的范德瓦尔斯方程 .并从简化的 L-J位势出发对非理想气体的压强、体积的修正及其热力学性质进行了讨论 .

关键词 非理想气体 范德瓦尔斯方程 热力学性质

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非理想气体状态方程 被引量：2

8

作者 张文超 《广东化工》 CAS 2020年第21期208-209,共2页

本文在正则系综框架下,利用平均场近似的方法推导出了非理想气体状态方程,并发现:气体摩尔体积的修正项跟分子的体积成正比,比例系数为4倍阿伏伽德罗常数;气体压强的修正项反比于摩尔体积的平方,比例系数跟分子的体积以及分子之间的相... 本文在正则系综框架下,利用平均场近似的方法推导出了非理想气体状态方程,并发现:气体摩尔体积的修正项跟分子的体积成正比,比例系数为4倍阿伏伽德罗常数;气体压强的修正项反比于摩尔体积的平方,比例系数跟分子的体积以及分子之间的相互作用力有关。另外,本文讨论了某些气体(H2,O2,CO2,He)在不同温度下的压强随摩尔体积的变化趋势。 展开更多

关键词 非理想气体 状态方程 正则系综 平均场近似

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关于麦克斯韦-玻尔兹曼分布律的讨论 被引量：1

9

作者 梁辉 王炳庭 《安徽科技学院学报》 2012年第6期52-54,共3页

一般大学物理教科书上,往往将麦克斯韦-玻尔兹曼分布律理解为仅适用于理想气体。文中对麦克斯韦-玻尔兹曼分布律的适用范围进行了讨论,通过吉布斯正则分布,证明了该统计分布律既适用于理想气体又适用于非理想气体。该分布律适用范围的证... 一般大学物理教科书上,往往将麦克斯韦-玻尔兹曼分布律理解为仅适用于理想气体。文中对麦克斯韦-玻尔兹曼分布律的适用范围进行了讨论,通过吉布斯正则分布,证明了该统计分布律既适用于理想气体又适用于非理想气体。该分布律适用范围的证明,有利于该理论在大学物理教学中的拓展和应用。 展开更多

关键词 麦克斯韦-玻尔兹曼分布 适用范围 吉布斯正则分布 非理想气体

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非理想气体的逸度因子和非理想溶液的活度系数

10

作者 陈飞武 顾聪 +1 位作者 钱维兰 李旭琴 《大学化学》 CAS 2017年第8期66-70,共5页

对单组分非理想气体,推导了它的逸度因子的微分方程式。对多组分非理想气体,推导了各组分逸度因子满足的微分方程式,定义了一个总逸度因子,并找到了总逸度因子和各组分逸度因子之间的关系。同样,对非理想溶液,推导了各组分活度系数满足... 对单组分非理想气体,推导了它的逸度因子的微分方程式。对多组分非理想气体,推导了各组分逸度因子满足的微分方程式,定义了一个总逸度因子,并找到了总逸度因子和各组分逸度因子之间的关系。同样,对非理想溶液,推导了各组分活度系数满足的微分方程式,定义了非理想溶液的总活度系数,并找到了两者满足的关系。最后分析了逸度因子和活度系数之间的异同点。 展开更多

关键词 非理想气体 非理想溶液 逸度 逸度因子 活度 活度系数

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重气体介质中超临界翼型跨声速流动特性

11

作者 查俊 曾开春 +2 位作者 寇西平 杨兴华 张汇卓 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1894-1905,共12页

采用Peng-Robinson非理想气体状态方程模拟重气体介质的热力学特性,并与雷诺平均Navier-Stokes方程结合,形成封闭的重气体介质流动模型。针对超临界翼型流动问题,利用LU-SGS(lower-upper symmetric Gauss-Seidel)隐式时间推进格式和有... 采用Peng-Robinson非理想气体状态方程模拟重气体介质的热力学特性,并与雷诺平均Navier-Stokes方程结合,形成封闭的重气体介质流动模型。针对超临界翼型流动问题,利用LU-SGS(lower-upper symmetric Gauss-Seidel)隐式时间推进格式和有限体积法,分别求解空气介质和重气体介质下的流动特性。数值模拟结果表明:在跨声速条件下重气体介质中超临界翼型的升阻力增大、超声速区域表面负压增加、边界层位移厚度减小、激波后移、表面摩擦阻力明显增大、后缘流动分离推迟。该研究为后续重气体介质中飞行器颤振特性研究及修正方法的发展提供了基础支持。 展开更多

关键词 重气体介质 非理想气体 超临界翼型 跨声速流动 气动特性

原文传递

任意维经典非理想气体位力系数的研究

12

作者 李鹤龄 《大学物理》 北大核心 2006年第4期30-32,共3页

求出了任意维经典非理想气体的硬心势、方阱势和Lennard-Jones势的第二位力系数,并给出了计算更高位力系数的方法与途径.结果表明:对于Lennard-Jones势,只有当维数n<6时,第二位力系数才收敛.

关键词 n维系统 非理想气体 位力系数 统计热力学

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带活门轴对称变截面管道中强激波的传播特性

13

作者 王双连 郭乙木 +1 位作者 陶伟明 许平聪 《浙江大学学报（工学版）》 CSCD 北大核心 2001年第5期540-545,共6页

研究了核爆炸环境下带活门轴对称变截面管道中非理想气体激波的传播特性 ,并讨论了在其传播过程中电离和离解效应的影响 .通过利用 TVD格式和时变非均匀网格对模型进行的数值模拟表明 ,在理想模型中波前压强的变化不会对无量纲结果产生... 研究了核爆炸环境下带活门轴对称变截面管道中非理想气体激波的传播特性 ,并讨论了在其传播过程中电离和离解效应的影响 .通过利用 TVD格式和时变非均匀网格对模型进行的数值模拟表明 ,在理想模型中波前压强的变化不会对无量纲结果产生影响 ,但在非理想模型中却会导致无量纲结果的较大变化 ,而且入射激波的波峰越陡 ,到出口处波峰被抹平的幅度越大 ,活门的消波效果理想 .通过对一维和二维计算结果的比较指出了一维计算的缺陷所在 ,而数值计算和近似估算结果的比较验证了近似估算公式的正确性 . 展开更多

关键词 激波 非理想气体 变截面管道 TVD格式

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地下深层岩石微纳米孔隙内气体渗流的多尺度模拟与分析 被引量：8

14

作者 王沫然 王梓岩 《地球科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1792-1816,共25页

页岩气是未来中国能源结构中的重要组成部分,但中国页岩气埋藏深度大,不能直接照搬美国对浅层页岩气的开采经验,需要对其输运机理有更清晰的认识.介绍了跨尺度混合模拟算法,分析了基于孔隙尺度模拟来研究场尺度的气井衰减曲线分析等问题... 页岩气是未来中国能源结构中的重要组成部分,但中国页岩气埋藏深度大,不能直接照搬美国对浅层页岩气的开采经验,需要对其输运机理有更清晰的认识.介绍了跨尺度混合模拟算法,分析了基于孔隙尺度模拟来研究场尺度的气井衰减曲线分析等问题,揭示了高努森数效应与非理想气体效应之间的耦合机理;介绍了考虑多孔介质弹性形变对渗流影响时计算表观渗透率的特征压力模型,为页岩气勘探开发提供了相关理论支持. 展开更多

关键词 页岩气 非理想气体效应 流固耦合 油气地质

原文传递

应用一维变分法反演GPS掩星大气温湿廓线 被引量：8

15

作者 毕研盟 廖蜜 +1 位作者 张鹏 马刚 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第15期568-574,共7页

GPS掩星观测的折射率是大气温度、湿度状态的函数,应用一维变分方法(1DVAR)可以从折射率资料中同时反演出大气温、湿度廓线,利用COSMIC 2011年中国区域掩星观测数据对这一方法进行了测试,背景场采用ECMWF大气廓线,反演结果与相匹配的探... GPS掩星观测的折射率是大气温度、湿度状态的函数,应用一维变分方法(1DVAR)可以从折射率资料中同时反演出大气温、湿度廓线,利用COSMIC 2011年中国区域掩星观测数据对这一方法进行了测试,背景场采用ECMWF大气廓线,反演结果与相匹配的探空观测有较好一致性.重点研究了一维变分反演方法中非理想气体效应(non-ideal effect)对温度、湿度反演误差的影响,不同月份的比较结果表明,非理想气体效应对掩星反演大气廓线是一种系统性影响,考虑这一效应可对温度反演改进0.1K的偏差(bias),对比湿可改进约0.5%偏差.掩星资料作为数值天气预报资料同化中少数无需偏差改正的卫星遥感资料,非理想气体效应改正是无疑是非常重要的,此外,考虑这一效应对掩星资料的气候应用也有重要价值. 展开更多

关键词 一维变分 掩星 非理想气体效应

原文传递

非理想气体工质对内可逆Otto循环功率、效率性能的影响 被引量：3

16

作者 吴迪 戈延林 +1 位作者 陈林根 田雷 《节能》 2023年第1期30-33,共4页

基于有限时间热力学理论和内可逆Otto循环模型,进一步考虑非理想气体工质比热模型,对循环的功率和效率性能进行研究。通过数值计算分析比热模型、气体分子自由度d和传热损失B对循环最大功率Po_(t max)、最大效率η_(max)、Po_(t max)对... 基于有限时间热力学理论和内可逆Otto循环模型,进一步考虑非理想气体工质比热模型,对循环的功率和效率性能进行研究。通过数值计算分析比热模型、气体分子自由度d和传热损失B对循环最大功率Po_(t max)、最大效率η_(max)、Po_(t max)对应的最佳压缩比(γopt_(p)和效率ηP、η_(max)对应的最佳压缩比(γopt_(η)和功率Pη的影响。结果显示:循环性能η_(max)、(γopt_(η)和η_(p)随着B的增大而减小;工质比热模型对循环性能不产生定性影响,仅产生定量影响,非理想气体比热模型条件下的循环Po_(t max)、(γopt_(p)、η_(max)、(γopt_(η)、η_(p)和Pη均小于其他两种比热模型;循环性能(Pot)_(max)、(γopt_(p)、η_(max)、(γopt)_(η)、η_(p)和P_(η)随着d的增大而增大。研究结果对内燃机设计具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 Otto循环 有限时间热力学 循环功率 循环效率 非理想气体工质

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井约束地震反演中对声波和密度测井的油气信息补偿与消除 被引量：1

17

作者 徐国庆 侯志强 《中国海上油气（地质）》 2003年第3期191-197,共7页

在油气勘探和开发中,井约束地震反演常用于预测油、气层的分布范围和含油、气饱和度或储集层的孔隙度、渗透率等地质参数,但是油、气层反映在测井与地震资料上的信息差异,却使得反演结果往往不能令人满意.文中分析了含油、气对地层性质... 在油气勘探和开发中,井约束地震反演常用于预测油、气层的分布范围和含油、气饱和度或储集层的孔隙度、渗透率等地质参数,但是油、气层反映在测井与地震资料上的信息差异,却使得反演结果往往不能令人满意.文中分析了含油、气对地层性质的影响和油、气层在地震和测井资料上产生信息差异的主要原因,提出了在地震有井约束反演前,必须要根据其反演目的决定对测井资料进行油气信息补偿与消除,并从非理想气体定律和Richard公式出发,给出了对密度测井和声波测井的油气信息补偿与消除的方法.应用实例显示了油气信息补偿前、后井约束地震反演的实际效果. 展开更多

关键词 井约束地震反演 声波测井 密度测井 油气信息补偿 油气信息消除 非理想气体定律 Richard公式

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考虑气–固两相储氢特性的电–氢充能站安全运行策略 被引量：1

18

作者 郑文迪 雷克波 +5 位作者 王向杰 邵振国 李继辉 李玖镕 许志鸿 陈飞雄 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第18期6965-6977,共13页

电-氢充能站作为集充能、消纳新能源为一体的新型供能形式,在实现能源清洁化方面具有广阔前景。然而,安全问题阻碍了电-氢充能站的进一步商业化。为此,该文提出气-固两相储氢系统的电-氢充能站安全运行策略,通过转变氢气存储形态降低氢... 电-氢充能站作为集充能、消纳新能源为一体的新型供能形式,在实现能源清洁化方面具有广阔前景。然而,安全问题阻碍了电-氢充能站的进一步商业化。为此,该文提出气-固两相储氢系统的电-氢充能站安全运行策略,通过转变氢气存储形态降低氢能利用风险。首先,考虑氢原子之间相互作用力,提出基于压缩因子的非理想气体压强公式,以准确刻画储氢罐内的非线性压强增长。其次,引入TNT当量法与半致死范围对储氢罐的安全风险进行量化,构建安全约束条件与量化调控指标,为优化模型提供安全边界与决策方向。最后,对原始金属储氢模型进行假设近似,构建电网视角下的氢气形态转换模型。结果表明,金属储氢占总储氢容量的20%~30%时,电-氢充能站的安全运行效果最佳。 展开更多

关键词 金属储氢 风险量化 非理想气体压强 电–氢充能站

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n维经典非理想气体的物态方程与热力学函数 被引量：5

19

作者 李鹤龄 《大学物理》 北大核心 2005年第4期11-13,共3页

求出了n维经典非理想气体的物态方程和热力学函数.由London理论得出了维数n(n<6)不同时的经典非理想气体的物态方程形式基本一样,且与能谱关系无关的结论;当维数n≥6时,如果仍用London理论,巨配分函数发散,此时物态方程及热力学函数... 求出了n维经典非理想气体的物态方程和热力学函数.由London理论得出了维数n(n<6)不同时的经典非理想气体的物态方程形式基本一样,且与能谱关系无关的结论;当维数n≥6时,如果仍用London理论,巨配分函数发散,此时物态方程及热力学函数将无意义.事实上只要使用刚性球模型,无论是否使用London理论,总存在一个维数n,当维数大于n时巨配分函数发散. 展开更多

关键词 n维系统 非理想气体物态方程 统计热力学 London理论

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脉冲管制冷机中4K回热器的数值模拟 被引量：2

20

作者 赵月晶 戴巍 +2 位作者 王晓涛 陈燕燕 罗二仓 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2087-2091,共5页

为了研究液氦温区脉冲管制冷机的性能,本文对脉冲管制冷机中4 K回热器进行了数值模拟分析,建立了包括压缩腔、高温换热器、回热器、低温换热器和膨胀腔等五个区域的数理模型,同时考虑了~4He的非理想性以及钬铜体积热容随温度变化的影响;... 为了研究液氦温区脉冲管制冷机的性能,本文对脉冲管制冷机中4 K回热器进行了数值模拟分析,建立了包括压缩腔、高温换热器、回热器、低温换热器和膨胀腔等五个区域的数理模型,同时考虑了~4He的非理想性以及钬铜体积热容随温度变化的影响;对4 K回热器的传热与交变流动过程进行了数值模拟,并分析了回热器中总能流、声功流、体积流率分布、相位的分布和温度分布。计算结果显示,系统在运行频率5 Hz,压缩腔入口压比1.37,输入声功8.14 W的情况下,理论预测在4.2 K时制冷量为0.27 W,考虑膨胀活塞回收的声功后相对卡诺效率为20.6%。 展开更多

关键词 液氦温区 脉冲管制冷机 氦气非理想性 数值模拟

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