體積流率，表達(dá)式(6)中的仏:為慣性管8入口處的體積流率，次 為氣庫9入口處體積流率，γ為絕熱系數(shù)，Pm為充氣壓力，Px-8為慣性管8中與氣庫9入口距離 為X位置處的動(dòng)態(tài)壓力，表達(dá)式(7)中的Z8為慣性管8入口處的阻抗;利用表達(dá)式(8)、表達(dá)式 (9)和表達(dá)式(10)計(jì)算熱端換熱器7入口處的動(dòng)態(tài)壓力，體積流率以及阻抗：
[0087]表達(dá)式(8)中的P7為熱端換熱器7入口處動(dòng)態(tài)壓力，p8為慣性管8入口處動(dòng)態(tài)壓力， 17為熱端換熱器7的長度，ω為角頻率，p7為熱端換熱器7中工質(zhì)氣體的密度，i為虛部，(卩7為 熱端換熱器7的孔隙率，A7為熱端換熱器7的橫截面面積，r7為熱端換熱器7中流阻，為熱 端換熱器7中與慣性管8入口距離為X位置處的體積流率，表達(dá)式(9)中的Ij7為熱端換熱器7 入口處的體積流率，{^為慣性管8入口處體積流率，γ為絕熱系數(shù)，Pm為充氣壓力，Px-7為熱 端換熱器7中與慣性管8入口距離為X位置處的動(dòng)態(tài)壓力，表達(dá)式（10)中的Z7為熱端換熱器7 入口處的阻抗;利用表達(dá)式（11)、表達(dá)式（12)以及表達(dá)式（13)計(jì)算脈沖管6入口處的動(dòng)態(tài)壓 力，體積流率以及阻抗：
[0091]表達(dá)式（11)中的P6為脈沖管6入口處動(dòng)態(tài)壓力，P7為熱端換熱器7入口處動(dòng)態(tài)壓力， 表達(dá)式（12)中的[>&為脈沖管6入口處的體積流率，G7為熱端換熱器7入口處體積流率，I 6為 脈沖管6的長度，ω為角頻率，A6為脈沖管6的橫截面面積，i為虛部，γ為絕熱系數(shù)，Pm為充氣 壓力，表達(dá)式（13)中的Z6為脈沖管6入口處的阻抗;利用表達(dá)式（14)、表達(dá)式（15)以及表達(dá) 式(16)計(jì)算冷端換熱器5入口處的動(dòng)態(tài)壓力，體積流率以及阻抗：
[0095]表達(dá)式（14)中的Ρ5為冷端換熱器5入口處動(dòng)態(tài)壓力，Ρ6為脈沖管6入口處動(dòng)態(tài)壓 力，I5為冷端換熱器5的長度，ω為角頻率，ρ5為冷端換熱器5中工質(zhì)氣體的密度，i為虛部， Φ5為冷端換熱器5的孔隙率，A5為冷端換熱器5的橫截面面積，r5為冷端換熱器5中流阻， 為冷端換熱器5中與脈沖管6入口距離為X位置處的體積流率，表達(dá)式（15)中的$為冷 端換熱器5入口處的體積流率，?ζ為脈沖管6入口處體積流率，γ為絕熱系數(shù)，Pm為充氣壓 力，ρχ-5為冷端換熱器5中與脈沖管6入口距離為X位置處的動(dòng)態(tài)壓力，表達(dá)式（16)中的Z 5S 冷端換熱器5入口處的阻抗;利用表達(dá)式（17)、表達(dá)式（18)以及表達(dá)式（19)計(jì)算蓄冷器4入 口處的動(dòng)態(tài)壓力，體積流率以及阻抗：
[00"] 表達(dá)式（17)中的P4為蓄冷器4入口處動(dòng)態(tài)壓力，P5為冷端換熱器5入口處動(dòng)態(tài)壓力， I4為蓄冷器4的長度，ω為角頻率，p4為蓄冷器4中工質(zhì)氣體的密度，i為虛部，中4為蓄冷器4 的孔隙率，A4為蓄冷器4的橫截面面積，r4為蓄冷器4中流阻，￡)^4為蓄冷器4中與冷端換熱器 5入口距離為X位置處的體積流率，表達(dá)式（18)中的泛4為蓄冷器4入口處的體積流率，仏為 冷端換熱器5入口處體積流率，γ為絕熱系數(shù)，Pm為充氣壓力，px-4為蓄冷器4中與冷端換熱 器5入口距離為X位置處的動(dòng)態(tài)壓力，g為溫度梯度引起的控制源項(xiàng)，表達(dá)式（19)中的Z4為蓄 冷器4入口處的阻抗;利用表達(dá)式(20)、表達(dá)式（21)以及表達(dá)式(22)計(jì)算級后冷卻器3入口 處的動(dòng)態(tài)壓力，體積流率以及阻抗：
[0103] 表達(dá)式(20)中的P3為級后冷卻器3入口處動(dòng)態(tài)壓力，P4為蓄冷器4入口處動(dòng)態(tài)壓力， 13為級后冷卻器3的長度，ω為角頻率，p3為級后冷卻器3中工質(zhì)氣體的密度，i為虛部，Φ3為 級后冷卻器3的孔隙率，A3為級后冷卻器3的橫截面面積，?為級后冷卻器3中流阻，為級 后冷卻器3中與蓄冷器4入口距離為X位置處的體積流率，表達(dá)式(21)中的[)3為級后冷卻器3 入口處的體積流率，么為蓄冷器4入口處體積流率，γ為絕熱系數(shù)，Pm為充氣壓力，Px-3為級 后冷卻器3中與蓄冷器4入口距離為X位置處的動(dòng)態(tài)壓力，表達(dá)式(22)中的Z3為級后冷卻器3 入口處的阻抗;利用表達(dá)式（23)、表達(dá)式（24)以及表達(dá)式（25)計(jì)算連管2入口處的動(dòng)態(tài)壓 力，體積流率以及阻抗：
丨：
[0107] 表達(dá)式(23)中的P2為連管2入口處動(dòng)態(tài)壓力，P3為級后冷卻器3入口處動(dòng)態(tài)壓力，I 2 為連管2的長度，ω為角頻率，p2為連管2中工質(zhì)氣體的密度，i為虛部，A2為連管2的橫截面面 積，μ為動(dòng)粘性系數(shù)，S2為連管2橫截面周長，δν為粘性滲透深度，化_2為連管2中與級后冷卻 器3入口距離為X位置處的體積流率，表達(dá)式(24)中的G2為連管2入口處的體積流率，Jj3為 級后冷卻器3入口處體積流率，γ為絕熱系數(shù)，Pm為充氣壓力，ρχ-2為級后連管2中與級后冷 卻器3入口距離為X位置處的動(dòng)態(tài)壓力，表達(dá)式(25)中的Z2為連管2入口處的阻抗；
[0108] 步驟七:對比步驟六中計(jì)算得到的連管2入口的體積流率與步驟二計(jì)算得到的體 積流率值是否相等，如果相等，利用表達(dá)式(26)和表達(dá)式(27)分別計(jì)算脈沖管冷指10的制 冷量及制冷效率：
[0111] 表達(dá)式(26)中的為脈沖管冷指10的制冷量，（PV)5為冷端換熱器5入口處的聲 功，ε為蓄冷器效率，Cp等壓比熱容，Pm為充氣壓力，民為蓄冷器4入口處體積流率，4為冷 端換熱器5入口處體積流率，π為圓周率，Rg為氣體常數(shù)，表達(dá)式（27)中的⑶P為制冷效率， (PV)2為連管2入口處的聲功，然后進(jìn)行步驟八;如果不相等，跳轉(zhuǎn)至步驟五，調(diào)整氣庫9入口 處的體積流率^.的初始值，并重復(fù)步驟六和步驟七；
[0112] 步驟八：比較步驟六中所得的連管2入口的阻抗值與步驟一計(jì)算所得的最優(yōu)脈沖 管冷指阻抗值，并同時(shí)比較步驟七中計(jì)算所得的制冷量和制冷效率與步驟三中的目標(biāo)制冷 量和制冷效率，如果均相等，那么設(shè)計(jì)完成，此時(shí)脈沖管冷指10各部件的尺寸能實(shí)現(xiàn)與直線 壓縮機(jī)1的最優(yōu)匹配。如果有一項(xiàng)不相同或均不相等，返回步驟六，調(diào)整脈沖管冷指10各個(gè) 部件的尺寸值，然后重復(fù)步驟六至步驟八。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種與直線壓縮機(jī)最優(yōu)匹配的慣性管型脈沖管冷指的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述 的設(shè)計(jì)方法包括以下步驟： 步驟一:慣性管型高頻脈沖管制冷機(jī)包括直線壓縮機(jī)（1)，連管(2)，級后冷卻器(3)，蓄 冷器(4)，冷端換熱器(5)，脈沖管(6)，熱端換熱器(7)，慣性管(8)，氣庫(9);其中連管(2)， 級后冷卻器(3)，蓄冷器(4)，冷端換熱器(5)，脈沖管(6)，熱端換熱器(7)，慣性管(8)以及氣 庫(9)組成了脈沖管冷指（10)，直線壓縮機(jī)(1)和脈沖管冷指（10)通過連管(2)相連接;根據(jù) 電路類比模型，高頻脈沖管制冷機(jī)中的壓力被等效為電動(dòng)勢，體積流率被等效為電流，流 阻，流容以及慣性被分別等效為電路中的電阻，電容和電感，整個(gè)高頻脈沖管制冷機(jī)冷指可 以等效成為交流電路； 步驟二:測量給定直線壓縮機(jī)（1)中磁體的磁場強(qiáng)度，活塞的面積，活塞的機(jī)械阻尼，線 圈的長度，線圈的電阻，板彈簧的軸向剛度以及動(dòng)子質(zhì)量的大小，直線壓縮機(jī)（1)與脈沖管 冷指(10)匹配后的電機(jī)效率的表達(dá)式為：表達(dá)式（1)中的η為直線壓縮機(jī)(1)的輸入電功轉(zhuǎn)換為脈沖管冷指（10)入口處聲功的轉(zhuǎn) 換效率；IZaI為脈沖管冷指（10)阻抗的幅值，Θ為脈沖管冷指（10)阻抗的相位角，B為直線壓 縮機(jī)(1)中磁體的磁場強(qiáng)度;L為線圈長度;A p為活塞面積;b為活塞機(jī)械阻尼;Re為線圈電阻； m為動(dòng)子質(zhì)量，ω為角頻率;kx為板彈簧軸向剛度;基于壓縮機(jī)電機(jī)效率的表達(dá)式（1)，得到 實(shí)現(xiàn)最優(yōu)匹配下的脈沖管冷指(10)阻抗的幅值，相位角以及運(yùn)行頻率； 步驟三:根據(jù)直線壓縮機(jī)（1)的可運(yùn)行最大活塞行程，設(shè)定合適的壓縮機(jī)活塞行程，并 根據(jù)活塞表面體積流率的計(jì)算表達(dá)式(2)得出直線壓縮機(jī)(1)出口處的體積流率大?。罕磉_(dá)式(2)中的0(；/；)為直線壓縮機(jī)(1)出口處體積流率，Ap為活塞面積，ω為角頻率，X為 活塞行程； 步驟四：根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用需求，設(shè)置合理的脈沖管冷指（10)的目標(biāo)制冷溫度，制冷量以 及制冷效率； 步驟五:賦予初值給脈沖管冷指（10)的各個(gè)部件，包括連管（2)的橫截面面積與長度， 級后冷卻器(3)的橫截面面積、長度及孔隙率，蓄冷器(4)的橫截面面積、長度、絲網(wǎng)直徑及 孔隙率，冷端換熱器(5)的橫截面面積、長度及孔隙率，脈沖管(6)的橫截面面積與長度，熱 端