Die VM-Gaskopplungspulsrohrkühlmaschine (VM-PT) ist eine neue Art von Kühlmaschine für den flüssigen Helium-Temperaturbereich. Zur Erforschung des komplexen Zweistufen-Gaskopplungsmechanismus wurde in dieser Arbeit mit Hilfe der Sage-Software das Gesamtmodell eines phasenangepassten Niedertemperatur-VM-PT-Kühlers erstellt. Es wurden die Einflüsse von Betriebsfrequenz, Mitteldruck, Länge des Kapillarröhrchens und Fülllänge von Er3Ni auf die Zweistufen-Gasverteilung untersucht. Die numerischen Ergebnisse zeigen, dass Betriebsfrequenz, Mitteldruck, Kapillarlänge und Er3Ni-Fülllänge die Verteilung des Massenstroms in zwei Stufen beeinflussen und somit die niedrigste Temperatur des Kühlers beeinflussen. Durch Abwägung der Arbeitsleistung des Arbeitsmediums und der Verluste im Kältespeicher gibt es für diese vier Parameter jeweils einen optimalen Wert. Eine experimentelle Plattform wurde aufgebaut und die numerische Simulation verifiziert. Durch Optimierung des Kapillars und des Kältespeichers wurde im Experiment bei einer Betriebsfrequenz von 1,6 Hz, einem Mitteldruck von 1,4 MPa und einem Druckverhältnis von 1,6 eine unbelastete Kühltemperatur von 3,86 K erreicht, die bei 4,2 K eine Kühlleistung von etwa 10 mW bereitstellt.

Niedertemperaturkühler; flüssiger Helium-Temperaturbereich; Pulsrohrkühler; VM-Kühler; Gasverteilung