极低温(<1K)吸附制冷技术已成为空间应用中极为重要的制冷技术。极低温吸附制冷机最关键部件吸附床的吸附过程是决定制冷温度、温度稳定性和结构设计的主要因素,目前尚未检索到这类吸附床的相关研究文献。鉴于吸附床多孔介质吸附过程中气体流动的Knudsen(Kn)数∈(0.01,5),属于滑移过渡流区,需考虑稀薄气体效应的影响。本项目针对多孔介质内稀薄气体吸附研究薄弱的现状,拟建立滑移过渡流区二阶滑移边界的Navier-Stokes控制方程及数学物理模型,分析流场阻力、Kn数及平均压力之间的关系,探讨各因素对吸附性能的影响,获得多孔介质的动态吸附特性,并实验研究多孔介质内稀薄气体在不同Kn数、孔隙率和颗粒直径等参数下的流动和吸附过程,实验结果将被用于吸附床的设计和验证模拟计算的有效性。通过这些研究,完善、填补目前极低温吸附制冷技术研究的不足与空缺,为空间极低温吸附制冷技术的应用提供理论和实验支持。
英文主题词rarefied gas;sorption cooler;helium 4;sorption compressor;sub-kelvin