- 金树峰;王静泊;张智贤;
针对球罐预冷过程中所面临的冷量消耗大、热应力风险高等问题，论文以2 000 m~3液氢球罐为研究对象，建立三维数值模型，采用CFD方法对球罐预冷过程开展仿真研究，分析了预冷介质种类、喷淋环结构及出口位置等因素的影响，对比了两种喷淋环结构的预冷效果。研究结果表明：相较于液氢预冷时罐内所形成的对称流场，液氮预冷时形成的非对称流场能够加速壁面高温区域的冷却，抑制局部过热现象，壁面最大温差极值仅为液氢预冷的54.22%。喷淋环直径和喷嘴数量主要通过改变预冷介质分布和调节喷嘴间距来影响预冷过程，新型双层喷淋环结构通过空间分层设计，增大喷嘴间距，减少低温BOG间的相互干扰，从而提高预冷均匀性，其壁面最大温差相比单层喷淋环降低了13%。
2025年05期 v.31;No.198 577-586页 [查看摘要][在线阅读][下载 1501K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：159 ] - 苗毅珂;胡露露;袁攀岗;王悦;黄海燕;
空气源热泵系统作为一种高效节能的供暖和制冷设备，在我国广泛应用。然而，其运行数据复杂多变，如何有效分析这些数据并挖掘关键信息，对于提高热泵系统的运行效率至关重要。论文采用主成分分析（PCA）和相关性分析，对空气源热泵系统的运行数据进行深入挖掘。PCA分析提取了热泵系统在温度变化、功率消耗、电气性能、换热效率和环境因素等方面的特征；皮尔逊线性相关分析表明，输入功率与相电流呈强相关性，换热量与换热器出口温差密切相关，性能系数（COP）与换热量也表现出显著关联，进一步凸显了传热强化对能效提升的重要性；Spearman秩相关分析中，输入功率与相电流、换热量与换热器出口温差的秩相关系数高于0.8，性能系数与换热量的秩相关系数高于0.7，高秩相关系数表明，即使在复杂的非线性系统中，这些参数间的关联程度依然显著。研究结果表明，PCA和相关性分析为热泵系统的关键信息提取提供了有效工具，能够显著提高性能预测和故障诊断的效率与准确性。
2025年05期 v.31;No.198 587-595页 [查看摘要][在线阅读][下载 1100K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：274 ] - 张丹妮;冶文莲;隆海洋;孙述泽;罗新奎;
自由活塞斯特林发动机是一种高效动力装置，与高效发电机结合可以构成新型空间电源系统。论文围绕影响自由活塞斯特林发动机性能的多个动力参数开展性能优化研究，考虑到其性能受多种参数共同作用的影响，综合运用正交模拟试验和灰色关联度分析方法，以提升自由活塞斯特林发动机的性能。首先，选取配气活塞质量、动力活塞质量、配气活塞板弹簧刚度以及动力活塞板弹簧刚度作为试验因素，并根据工程实际确定各因素的水平值范围，设计了四因素、四水平的正交试验方案；其次，通过熵权法对自由活塞斯特林发动机的评价指标进行客观赋权，量化并评估其对自由活塞斯特林发动机性能的影响程度；同时采用灰色关联度分析法综合评估16组试验方案的性能表现，并选取灰色关联度最大的组合作为最佳组合；在此基础上，进一步计算各因素在四种水平下的灰度均值，确定理论上的最优解；最后，根据动力活塞质量大小选定对照组，以便更全面评估不同参数组合的优劣。通过对比分析，获得配气活塞板弹簧刚度为2.02×10~4 N/m，动力活塞板弹簧刚度为8.0×10~3 N/m，配气活塞质量为0.075 kg，动力活塞质量为0.27 kg时，配气活塞振幅和动力活塞振幅分别为2.980 mm和6.261 mm，热功转换效率为35.39%，输出功率为90.97 W，在三组对比方案中展现出更优性能，能够显著提升自由活塞斯特林发动机的整体性能。
2025年05期 v.31;No.198 596-603页 [查看摘要][在线阅读][下载 1092K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：104 ] - 刘冰;沈子奇;彭维戊;谢福寿;陈兵;
针对大流量液化天然气（LNG）科氏质量流量计测量误差大的技术难点，以液化天然气为工质，围绕大口径直管型（DN400）科氏质量流量计，建立低温流固耦合数值模型，对科氏质量流量计的两种模态（干模态和湿模态）开展仿真研究，探究测量管排布方式、测量管结构参数以及液化天然气的低温物性对科氏质量流量计模态的影响。研究结果表明，单直管型测量管具有较高的固有频率和较小的振幅，这使得从检测设备提取信号的难度增加；六直管型则固有频率较低，易受干扰；双直管型和四直管型固有频率适中，可克服前者的不足。同时，研究得出测量管长度越短，壁厚越大，固有频率越高。分析对比干湿模态计算结果，发现在流体附加质量效应对测量管模态特性的影响下，湿模态固有频率较干模态显著降低，但由于LNG的低密度效应与低温效应，其对应的固有频率降低值小于水为工质时的固有频率降低值。此时，可通过调整测量管形状和管路排布，提升流量计测量精度，主动改变测量管固有频率和相位信息，以获得合适的激振频率，降低环境干扰从而实现高效共振。在共振状态下，测量管能够产生较大的振幅，从而便于信号的采集与处理。该研究为大流量液化天然气科氏质量流量计的测量管结构设计及精度提升可提供一定的技术支撑。
2025年05期 v.31;No.198 604-612页 [查看摘要][在线阅读][下载 1211K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：108 ] - 任琪琛;王沛;卢毛磊;胡居利;卞荣耀;丁怀况;章学华;孙志和;左贺威;
介绍了一种实验室用异型无液氦1.8 K小型低温系统的研制与测试。该系统以GM制冷机为冷源，采用节流及减压降温技术获得1.8 K超流氦，通过氦蒸气循环流动实现测试样品的氦气浴冷。实验结果表明，该系统从常温降温至1.8 K用时159 min，可实现最低温1.665 K。在12个温度点的控温测试中，温度稳定性优于±5 mK。样品腔二次降温时间约为52 min（至4.2 K）和87 min（至1.8 K）。
2025年05期 v.31;No.198 613-618页 [查看摘要][在线阅读][下载 1442K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] |[网刊下载次数：0 ] |[下载次数：102 ]