脈管制冷機(jī)性能模擬的3-2-1數(shù)理模型及實(shí)驗(yàn)研究

首次對(duì)脈管制冷機(jī)的脈管進(jìn)行3維非穩(wěn)態(tài)場(chǎng)模擬，對(duì)回?zé)崞鲬?yīng)用2維場(chǎng)模擬、對(duì)連接管道用1維模型（3-2-1模型），構(gòu)成脈管制冷的最先進(jìn)的物理數(shù)學(xué)模型，發(fā)展相應(yīng)的數(shù)值方法。數(shù)值模擬結(jié)果通過實(shí)研驗(yàn)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(jī)中的復(fù)雜物理過程，揭示脈管制冷機(jī)的工作機(jī)理，提出實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)方案，以進(jìn)一步提高其性能。

相似模擬研究是一種重要的科學(xué)研究手段，是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)按相似原理制作與原型相似的模型，借助測(cè)試儀表觀測(cè)模型內(nèi)力學(xué)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(xué)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(shí)際問題。這種研究方法具有直觀、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、快速以及實(shí)驗(yàn)周期短等優(yōu)點(diǎn)。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(yīng)力和采礦工作面附近支撐壓力在空間與時(shí)間上的分布規(guī)律和變化情況以及某些參數(shù)對(duì)巖體壓力的影響，這在現(xiàn)場(chǎng)條件下是難以實(shí)現(xiàn)的。

模型實(shí)驗(yàn)一般步驟

（1）先根據(jù)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、模型制作和測(cè)量條件定出長(zhǎng)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(duì)流動(dòng)受力情況的分析，滿足對(duì)流動(dòng)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(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

模型實(shí)驗(yàn)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(dòng)相似，模型值與原型值對(duì)應(yīng)相等，不必進(jìn)行換算；一類是有量綱的量，如流動(dòng)阻力、壓強(qiáng)、流速分布等，則需要按照所選擇的相似準(zhǔn)則得出的比尺關(guān)系進(jìn)行換算。素進(jìn)行獨(dú)立控制。與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)相比，可進(jìn)行方案的前期優(yōu)化，具有省時(shí)、省力的優(yōu)點(diǎn)。

模型實(shí)驗(yàn)各種研究方法的比較

（1）理論分析法——有時(shí)不同的理論方法得到的解析解不同，有時(shí)又難以求解。

（2）數(shù)值計(jì)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(jiǎn)化等問題，存在一定局限性。

（3）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)——只有在工程施工過程中進(jìn)行，投入較大，周期長(zhǎng)。

（4）模型實(shí)驗(yàn)——可使工程中發(fā)生的現(xiàn)象在實(shí)驗(yàn)室中再現(xiàn)出來，而且還可以對(duì)實(shí)驗(yàn)中主要原因。