该文在原有试验样机的基础上,进行了必要的优化和改进,重新搭建了一套采用逆布雷顿循环,流量为30Nm<'3>/h的小型空气制冷机系统实验台,重新设计了系统各部件:透平膨胀机,换热器和冷箱等.同时对气源部分也做了改进.并成功地将新型箔片动压气体轴承低温透平膨胀机应用在空气制冷机上.在透平膨胀机的数学模型中,该文采用了一元流动理论,假定透平膨胀机内部流动为一维、稳定、粘性流体的绝热流动.工质的物性不随压力和温度的变化而变化,不计透平膨胀机的漏热损失、不均匀进气损失等.在板翅式回冷热交换器的数学模型中,本文采用了效率-传热单元数法.在低温室的数学模型中,该文作出以下假定,空气在低温室内部流动是一个准静态流动过程,低温室内空气性质为各向同性,控制容积内空气质量不随时间变化.在管道流动的数学模型中,该文将管道内的流动简化为绝热、有摩擦的一元流动.通过以上模型,该文进行了空气制冷机系统降温过程的模拟计算,并将计算结果和实验结果进行了对比分析,验证了该数学模型的合理性.运用Fluent计算软件对系统的低温室和导流器进行了数值模拟.通过数值模拟,得到了低温室和导流器内部的流场分布,并通过模拟不同叶片数的导流器的速度系数验证了设计的可靠性.