最新刊期
      2019年第40卷第3期
      • 马原, 陈虹, 邢科伟, 王磊, 厉彦忠
        2019, 40(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.03.001
        摘要：本文针对空间在轨系统中纯液相推进剂获取与传输困难问题，整理分析了现有适用于低温推进剂的空间气液分离技术。针对网幕通道式液体获取装置（liquid acquisition device, LAD），从泡破压力、装置总压降损失、装置性能优化等方面梳理了近年来的相关理论知识体系与实验结果。研究表明：1）网幕泡破压力基本随网幕编织密度增加而增大；2）相比于地面工况，微重力条件下网幕通道式LAD工作压损更小，对应具有更大的临界质量流率，能够满足更大质量流率的推进剂获取与传输要求；3）降低流体温度或采用不凝性气体（如氦气）增压均可有效提高网幕泡破压力，达到优化LAD气液分离性能的目的；4）450×2 750 Dutch Twill（DT）网幕兼顾了泡破压力高和临界质量流率大的共同要求，是未来液氢贮箱LAD网幕的优先选择。  
        关键词：气液分离技术;金属网幕;泡破压力;表面张力;压降损失   
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        发布时间：2024-07-18
      • 佘海龙, 崔晓钰, 耿晖, 潘小珊
        2019, 40(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.03.008
        摘要：本文综述了微小型焦耳-汤普逊（J-T）效应节流制冷器近年来的发展情况，从制冷器的结构型式演变以及理论研究两方面对现有技术和研究成果进行了总结，在分析有关文献的基础上对微小型J-T效应节流制冷器的发展方向做了进一步的展望。随着应用领域的拓展及加工工艺的进步，制冷器的结构型式越来越趋于小型化、多样化，借助微刻蚀技术制作的多级、多层、多通道微小型J-T节流效应制冷器具有很大的发展空间；在理论研究方面，由于微小型J-T节流制冷器的运行机理较复杂，目前的理论模型多是基于不同程度的假设，因此，对于微小型J-T效应节流制冷器的理论研究，不仅需建立并求解更切实际的理论模型，还需关注与及时应用相关的基础研究成果。  
        关键词：焦耳-汤普逊效应;微小型制冷器;结构;理论模型   
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      • 朱万朋, 马国远, 李翠翠, 周峰
        2019, 40(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.03.024
        摘要：为了降低数据中心的总能耗，本文提出了用于数据中心的自然冷却的泵驱动两相回路系统。基于稳流系统?平衡方程，对系统进行了优化分析，建立了系统及主要部件的?平衡模型，对3种工况下系统的?和?损进行了理论和实验比较，分析了各个部件的?损变化趋势和?损占比。结果表明：系统?损占比最大的装置是蒸发器，高达40%以上，其次是冷凝器和泵，达到了25%左右，在系统性能优化时应依次考虑蒸发器、冷凝器和泵3大部件的优化；对蒸发器和冷凝器优化可采取提高换热器的传热系数、增加传热面积、合理设定室内温度；对泵优化时应尽量保证其热力学过程接近定熵过程。  
        关键词：数据中心;自然冷却;㶲分析   
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      • 莫海军, 冯晨, 万珍平, 付永清, 汤勇
        2019, 40(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.03.031
        摘要：液态工质在满足一定内径要求的毛细管内会形成稳定的液柱即气塞系统。本文提出利用蠕动泵驱动毛细管内气液相间隔的工质单向循环流动，形成一个具有脉动热管效应的新型两相传热系统。搭建了系统实验装置，以去离子水为工质，当毛细管内径为3 mm，管内工质流速恒定为7 m/min时，实验研究了不同充液率的两相传热系统在加热功率分别为60 W、80 W和100 W时的传热特性。结果表明：该传热系统的最佳充液率为20%，在加热功率为60、80、100 W时，充液率为20%的传热系统达到稳态时的热阻分别为0.52、0.38、0.30 ℃/W，相比于传统的水冷传热系统其热阻分别降低了32.5%、45.7%、50%。  
        关键词：两相传热系统;蠕动泵;传热特性;充液率;毛细管   
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      • 邹慧明, 王敏, 唐明生, 田长青
        2019, 40(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.03.037
        摘要：直线压缩机冰箱制冷系统的实验研究显示，在初始启动调节后供电参数保持不变过程中，直线压缩机出现了不稳定波动现象。最大的行程波动率约为3.8%，输入功的波动率约为21.3%，波动周期约为220 s。通过建立的直线压缩机动态仿真模型，对该不稳定现象进行解耦分析，结果表明：吸气压力的波动对直线压缩机行程的影响较大，排气压力的波动对其影响很小，但行程的波动对排气压力有一定的影响。直线压缩机启动过程中行程的反复调节引起了排气压力出现较大的波动，经过一段稳定运行后，该波动传递到直线压缩机的吸气端，从而引起了所述的不稳定波动。  
        关键词：直线压缩机;电冰箱;运行工况   
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      • 赵玲倩, 刘中良, 李丽艳, 李艳霞
        2019, 40(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.03.043
        摘要：本文采用控制表面氧化法制备超疏水表面(153.2°)，并对自然对流条件下竖直放置的超疏水表面与裸铜表面进行可视化结霜实验。观察并对比实验初期有液核与无液核生成成霜时疏水性对结霜过程的影响，研究了疏水性对结霜的影响随冷表面温度(﹣50~-30 ℃)、空气相对湿度(30%~70%)的变化规律。结果表明，有液核成霜时，超疏水表面具有显著的抑霜效果；无液核成霜时，疏水表面不再具有抑霜效果，反而超疏水表面霜晶生长更为密实；疏水性对无液核成霜过程的影响随空气相对湿度的增大、冷表面温度的降低而减弱；从云物理学与核化理论角度分析了无液核生成时超疏水表面霜晶分布更密的原因，发现实验制备的超疏水表面上凹坑与CuO晶体颗粒为凝华核化提供了有利位置。  
        关键词：疏水性;冷表面温度;结霜;实验   
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      • 白梦梦, 王沣浩, 王志华, 马瑞雪, 李可
        2019, 40(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.03.052
        摘要：本文结合中温水全回风空调系统与常规全回风空调系统的对比实验，分析了FP85系列风机盘管处理室内回风至平衡状态点时室内温湿度参数的变化规律，并通过盘管仿真的研究方法，模拟分析了冷冻水供水温度和管排数对盘管换热性能的影响规律。实验结果表明，当冷冻水供水温度从7 ℃增至9 ℃时，3排盘管FP85处理潜热的能力出现突降，且不能保证室内湿度舒适。当冷冻水供水温度每升高1 ℃时，室内平衡状态点的相对湿度增加11.03%~12.05%。对于6排盘管FP85，当冷冻水供水温度为9~12 ℃时，室内平衡状态点的温湿度参数均可满足舒适性空调的设计要求。仿真结果表明，当室内回风干、湿球温度分别为27.01 ℃和19.51 ℃，且4、5、6排风机盘管FP85均可保证室内温湿度舒适时，冷冻水供水温度每升高1 ℃，4排盘管的换热量降低6.13%，析湿系数降低0.045。相比于5、6排盘管，4排盘管的传热系数较大，除湿能力较优，故4排FP85盘管更适用于中温水空调系统。该研究表明中温水空调系统极具发展潜力并为其系统设计提供了理论依据。  
        关键词：中温水空调系统;盘管仿真;换热性能;除湿能力   
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      • 闫秀英, 翟志伟
        2019, 40(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.03.060
        摘要：空调房间的温控器通常安装在门口附近墙壁上，其测量值并不能完全代表室内温度，以此值为反馈进行房间温度控制常无法满足房间控制要求。本文通过在空调房间不同垂直、水平位置布设温度和风速测点，获得的测量值计算其有效吹风温度。采用修正误差学习的加权融合算法得到房间融合有效吹风温度，综合研究融合有效吹风温度控制作用下，送风量对室内有效吹风温度、热舒适性及空调系统能耗的影响。结果表明：设计风量为70%时，室内高度为1.5 m处测点的有效吹风温度为-1.7~1.1，空气分布特性指标为100%，此点为最佳传感器安装位置。  
        关键词：变风量空调;有效吹风温度;数据融合;舒适性   
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      • 吴学红, 徐帅, 桂许龙, 何永宁, 苟秋平
        2019, 40(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.03.066
        摘要：本文通过设置环境温度分别为-12 ℃、-6 ℃，初始水温为20 ℃，开启热泵进行加热，研究了不同供水温度对空气源热泵的制热量、系统功耗、能效、排气温度、压缩比等方面的影响。研究结果表明：在相同的初始水温下，随着加热的进行，压缩机的制热量先增加后降低，供水温度为40 ℃时的制热量最大；当环境温度为-12 ℃，供水温度从25 ℃增至55 ℃时，系统功耗从11 905 W增至24 417 W，增加105%，系统能效从4.03降至2.11，下降47.6%。  
        关键词：低温空气源热泵;供水温度;制热量;制热能效   
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      • 张耘, 柳慈翀, 陈晓宁, 李大伟, 史俊茹, 陈江平
        2019, 40(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.03.072
        摘要：本文从实验角度研究了R22低温热泵系统中R290的替代性能，通过对比不同工况下两者的性能差异发现：直接在原系统中将R22抽出灌装R290时，系统换热量与COP均有所衰减，且在低温环境中R290系统的压缩机排气温度和排气压力均高于原R22系统。通过分析系统部件可知，上述现象出现的主要原因是R22系统压缩机排量过大、与R290系统不匹配，因此为同时满足系统的安全性要求以及提高R290在低温热泵系统中的整体性能，考虑在系统中更换与R290更为匹配的排量更小的压缩机。实验结果表明：对R290低温热泵系统压缩机排量进行优化能有效降低系统的排气温度和压力、提高系统整体性能；压缩机优化后的R290低温热泵系统COP较原R22系统提高6.5%，低温环境下排气温度降低36%，至80 ℃以下。  
        关键词：热泵;压缩机;制冷剂替代;R290   
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      • 范秀颂, 许树学, 马国远, 邵月月
        2019, 40(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.03.079
        摘要：为回收家庭洗浴废水中的废热，提高能源利用率，设计了一种带废热回收的热泵热水装置并搭建了实验台进行实验研究。在进水温度16 ℃，出水温度36~46 ℃时进行实验测试，研究制冷剂充注量、出水量、制热量、制热COP等参数随出水温度的变化规律。实验结果表明，提高制冷剂充注量有利于制热量、制热COP的稳定，在最小的制冷剂充注量下，获得最大制热量为7.9 kW，制热COP为7.7；在出水温度为36~46 ℃，该装置能够有效回收废水中的热量，制热量稳定在7.5 kW左右，制热COP达到6.0以上。  
        关键词：制冷及低温工程;废热回收;热泵热水器;制冷剂充注量   
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      • 何俊, 陶乐仁, 胡鹏荣, 虞中旸
        2019, 40(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.03.084
        摘要：本文以制冷系统不完全过热循环（从压缩机吸气过热至吸气带液）为基础，通过将滚动转子式压缩机分别运行于不同的低频工况下，研究了性能系数、制冷量、压缩比、压缩机功耗、电效率及排气温度等各项制冷系统性能参数的变化特性，提出了该特性下的最佳优化控制策略。结果表明：可适当降低压缩机运行频率并将干度短期控制在0.98≤x <1，此时制冷量相比于常规过热度控制工况（5~10 K）提升8.3%~16.6%，性能系数COP提升12.5%~15%。此外，压缩机电效率仅较常规过热度控制工况降低0.3%~0.7%，且实验最低频率（25 Hz）下的电效率值最大；实验最低频率下，节能效果显著，压比进一步降低，排气温度大幅减小，x<0.90时降幅达到40.3%。  
        关键词：过热度;干度;频率;性能系数(COP)   
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      • 徐笑锋, 章学来, 周孙希, 王迎辉, 刘璐, 刘升
        2019, 40(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.03.092
        摘要：冷链物流中多存在零担物流，为提高物流经济性，保障果蔬冷藏运输品质，本文设计了两种多温区蓄冷式保温箱，筛选87%C8H16O2 （正辛酸）+13%C14H28O2（肉豆蔻酸）与H2O+0.03 g/ml C6H7KO2（山梨酸钾）为蓄冷保温材料。实验测得两种相变材料相变温度分别为7.1、﹣2.5 ℃，相变潜热分别为146.1、256.2 J/g，导热系数分别为0.283 2、0.942 7 W/(m?K)，且两种相变材料经过100次循环后性能稳定，无过冷，相变平台稳定。结合真空绝热保温技术，构建多温区蓄冷保温箱。利用产品供应规范验证设备建立保温箱温度测试系统。实验结果表明：大型多温区蓄冷保温箱温区2可保冷7~9 ℃约13 h，温区3保冷﹣2~0 ℃约14 h；小型多温区蓄冷保温箱温区1保冷7~8 ℃约19 h；温区2保冷0 ℃约16 h。  
        关键词：冷链物流;多温区;蓄冷保温箱;相变材料   
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      • 张良, 柳建华, 吴清清, 姜林林, 赵越
        2019, 40(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.03.099
        摘要：本文对水平细通道内CO2流动沸腾换热过程中流态及其转变特性进行理论分析和可视化实验研究。根据可视化实验结果，更新了CO2在低蒸发温度下的理论流动状态预测模型。实验工况为：热流密度（7.5~30 kW/m2）、质量流率（50~600 kg/(m2?s)）、饱和温度（﹣40~0 ℃）、干度（0~1）、内径（1.5 mm）。理论分析表明：质量流率对换热过程中经历的流态形式有决定性作用，热流密度对环状流-干涸区域、干涸区域-雾状流边界转变曲线影响较大，饱和温度对流态转变有重要影响。可视化研究表明：基于理论流态图对于CO2在细通道内流动沸腾换热的流态能够较好的预测，也能反映不同工况下流态的变化趋势，但理论流态图对干涸区域和雾状流区域预测偏差较大；在实验数据的基础上，增加了液气粘度比的无量纲因子，并提出一种新的临界热流密度预测模型。在考虑质量流量和热通量影响的情况下，根据更新后临界热流密度预测模型和实验数据，引入沸腾数Bo值对理论流态图中环状流-干涸区域、干涸区域-雾状流及间歇流/弹状流-环状流边界转变曲线进行了更新，可视化研究获得的流态数据89.4%符合更新后的CO2理论流态预测模型。  
        关键词：CO2;细通道;流动沸腾;流态图   
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      • 夏斯琦, 孙培杰, 李鹏, 王长焕, 王磊, 厉彦忠
        2019, 40(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.03.109
        摘要：本文介绍了低温推进剂在轨管理中热力学排气系统（thermodynamic venting system，TVS）的构成及工作原理。基于VOF模型，编写用户自定义程序考虑箱内存在的热质传递现象，采用CFD模拟贮箱内部的压力变化和温度场分布。构建的CFD模型能够较好地模拟TVS的工作特性，证明CFD研究的有效性。针对不同液体初始充灌率、节流条件等影响因素进行变工况模拟，揭示TVS的工作规律。计算TVS在微重力下的控压性能，验证其在微重力下的可行性并获得运行规律。  
        关键词：低温推进剂;压力控制;CFD仿真;微重力   
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      • 徐玲, 韩华, 崔晓钰, 范雨强, 武浩
        2019, 40(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.03.115
        摘要：将PSO（粒子群算法）优化BP（误差反向传播神经网络）应用于离心式冷水机组的故障诊断，针对7种典型故障，包括4种局部故障与3种系统故障，建立PSO优化BP的诊断模型。结果表明：PSO优化后的BP神经网络（包括单隐层与双隐层）的故障诊断性能显著提高，神经网络结构简化，较少的隐含层节点即可获得较优的诊断性能。单隐层神经网络优化后最佳隐含层节点数从18降至10，诊断正确率从89.42%提升至95.30%；双隐层神经网络优化后最佳隐含层节点数从25降至12，诊断正确率从97.87%提升至98.11%，诊断用时仅为优化前的23%。故障诊断虚警率（假报及漏报）降低，且显著改善了系统故障尤其制冷剂泄漏故障的诊断性能，对正常情况的识别率亦极大提高。PSO优化有助于BP网络跳出局部极小值，较好地改善了故障诊断性能。  
        关键词：冷水机组;故障诊断;粒子群算法;BP神经网络;虚警率   
        1975
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      • 章学来, 贾潇雅, 王章飞, 郑钦月, 甘伟, 韩兴超, Jotham Muthoka Munyalo
        2019, 40(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.03.124
        摘要：为探究用于工业真空制备二元冰的最佳工况，本文基于静态闪蒸理论，设计并搭建了一套固体吸附条件下乙醇溶液真空闪蒸制冰实验系统。在同一初始压力下（100 Pa），研究了不同乙醇浓度、环境温度和多壁碳纳米管（MWCNT）尺寸对静态闪蒸制冰特性的影响。结果表明：乙醇的添加在防止重结晶的同时可以降低蒸馏水真空闪蒸制冰的过冷度，较高浓度的乙醇溶液不利于闪蒸制冰，5%质量浓度的乙醇溶液的闪蒸特性稳定，可将蒸馏水过冷度降低60.62%，较适合静态闪蒸制冰；随着环境温度的升高，闪蒸室内溶液的闪蒸量增大，随着环境温度从10 ℃升至20 ℃，闪蒸率从25.45%增至44.04%。较低的环境温度有利于真空闪蒸制冰；随着添加的MWCNT粒径的减小，乙醇溶液的过冷度减小，当MWCNT外径为5~18 nm时，真空闪蒸的含冰率相对于5%质量浓度的乙醇溶液提高了51.45%，相对于蒸馏水提高了38.22%。过冷度相对于5wt%乙醇溶液降低了24.36%，相对于蒸馏水降低了70.21%，对于减小蒸馏水过冷度和提高含冰率效果显著。  
        关键词：乙醇溶液;真空;蒸发;过冷度;含冰率   
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        发布时间：2024-07-18
      • 李永, 茅靳丰, 张小松
        2019, 40(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.03.132
        摘要：当埋管周围的岩土轴向分层热物性相差较大时，传统的均匀介质模型忽略了岩土分层、热物性变化和地下水流动的综合影响，往往会带来偏差。本文通过对南京某一地埋管换热器现场实验，分析了岩土分层和地下水流动特性，建立了地埋管换热器岩土轴向分层数值模型，并进行验证分析。对比分析了轴向数值模型与传统的有限长纯导热模型(FLS)和渗流有限长线热源模型MFLS均匀介质模型，结果表明：连续加热60天后轴向分层模型的埋管出水温度比FLS模型低约0.5 ℃，比MFLS模型高0.3 ℃，且轴向分层模型不同深处温度响应差别较大。并对不同距离不同加热时间下，埋管轴向温度的分布特性进行了研究探讨。  
        关键词：地埋管换热器;温度响应;岩土分层;地下水流动   
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        发布时间：2024-07-18
      • 张哲, 张志强, 张治权, 张平, 朱志强, 田津津, 王怀文, 王飒飒
        2019, 40(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.03.140
        摘要：葡萄作为我国五大水果之一，深受广大消费者喜爱，但在贮藏和长途运输期间易出现腐烂、软化等问题。为研究贮藏温度对葡萄果胶含量及相关酶活性的影响，本文对超冰温（﹣3 ℃及﹣2 ℃）、冰温（﹣1 ℃）及普通冷库（4 ℃）4种不同贮藏温度下的意大利葡萄的果胶物质含量和果胶酶活性进行了测定并分析。研究发现：随着贮藏时间的增加，意大利葡萄果实和果皮的原果胶含量均呈下降趋势，可溶性果胶呈上升趋势，﹣3 ℃超冰温条件下原果胶下降及可溶性果胶升高幅度最小，4 ℃时变化幅度最大。意大利葡萄的硬度与原果胶间呈显著正相关，与可溶性果胶呈显著负相关。﹣3 ℃超冰温条件可以很好的抑制意大利葡萄原果胶的水解速率，防止果实变软；同时还能有效抑制葡萄中果胶酯酶的活性，最大限度的降低多聚半乳糖醛酸酶对葡萄原果胶水解的促进作用，防止意大利葡萄贮藏期出现腐烂变质，有利于进一步延缓其贮藏时间。  
        关键词：贮藏温度;葡萄;果胶;酶活性   
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        发布时间：2024-07-18
      • 金梧凤, 毕晨, 高攀, 贾利芝, 王志强
        2019, 40(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.03.151
        摘要：本文实验研究了室内人员增加时辐射吊顶贴附层露点温度的变化，通过数值模拟和SAS软件进行线性回归得到系统稳态下各影响因子对贴附层空气露点温度的影响程度，进一步得到主要影响因子与贴附层露点温度的动态变化关系式，并使用实验数据对模拟和计算结果进行验证。研究结果表明，增加2人和4人时，贴附层空气露点温度分别升高约1.5 ℃和2.5 ℃；人员距贴附层距离和人员增加数量对贴附层露点温度的影响较大，贡献率占比分别为43%和48%，其他影响因子可以忽略；贴附层空气露点温度动态变化式呈负指数函数形式，人员距贴附层距离比人员增加数量对贴附层空气露点温度动态变化的影响更大。  
        关键词：辐射吊顶;露点温度;回归分析;因子贡献率   
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      • 陈州旗, 刘宝林, 宋晓燕, 豆孟柯
        2019, 40(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.03.159
        摘要：在低温生物学及转化医学等研究中需要冷冻复苏后的样本具有较高的成活率，冻存装置是保证其质量的重要一环。本文设计了以80 W斯特林制冷机为冷源的新型样本速冻平台，并基于COMSOL Multiphysics有限元模拟软件对冷台结构进行了模拟分析，结果表明：管间距对样本降温速率无显著影响；冷台高度对样本冷冻过程中的降温速率及温度均匀性影响较大，其中模拟四组样本效果最好的是H=25mm,比样本高度略低；此外，冷台半径越小，样本降温速率越快，半径越大管内温差相对越小，但不同半径之间差距较小。 后续根据模拟结果提出了冷台设计的优化改进方案。本文为以后更大功率及不同体积样本的冷台设计提供了参考。  
        关键词：低温保存;速冻装置;冷台结构;数值模拟;斯特林循环   
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