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Numerical analysis of a pneumatically driven single-stage Gifford-McMahon(G-M) cooler

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  • 발행기관
    한국초전도저온학회 (구 한국초전도저온공학회) 바로가기
  • 간행물
    한국초전도·저온논문지 (구 한국초전도저온공학회논문지) KCI 등재 SCOPUS 바로가기
  • 통권
    Vol.28 No.3 (2026.09)바로가기
  • 페이지
    pp.52-56
  • 저자
    Dohoon Kwon, Jiho Park, Hankil Yeom, Sangyoon Chu, Jongwoo Kim, Sehwan In, Yongju Hong
  • 언어
    한국어(KOR)
  • URL
    https://www.earticle.net/Article/A494008

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원문정보

초록

영어
Pneumatically driven Gifford-McMahon(G-M) cryocoolers offer the advantage of system miniaturization by replacing the conventional Scotch-Yoke mechanism with a pressure-driven displacer. However, because the displacer's motion is kinematically unconstrained, designing the system requires a coupled analysis of the thermo-fluid dynamics and the dynamic motion of the displacer. In this study, a one-dimensional numerical model is developed to predict the performance of a pneumatically driven G-M cryocooler. The model comprehensively calculates the mass flow rate through the valves, heat transfer and pressure drop within the regenerator, and the dynamic behavior of the displacer to derive the PV work and the net cooling capacity at 80 K. A parametric study is conducted over 49 operating conditions by varying the drive stem diameter (10–40 mm) and the operating frequency (1–4 Hz). The numerical results demonstrate that these parameters critically govern the displacer's dynamic response and the resulting cooling performance. Under the given conditions, the maximum cooling power is achieved with a drive stem diameter of 30 mm and an operating frequency of 4 Hz. The results suggest that while higher frequencies theoretically yield greater cooling power, practical cryocooler design must strictly incorporate the compressor's performance curves, as increased mass flow rates inevitably degrade the supply pressure ratio.

목차

Abstract
1. 서론
2. 수치해석 모델
3. 계산 결과 및 고찰
4. 결론
ACKNOWLEDGMENT
REFERENCES

키워드

G-M cooler pneumatically-driven displacer numerical model

저자

  • Dohoon Kwon [ Department of Energy Storage Systems, Research Institute of Carbon-neutral Energy Machinery, Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM), Daejeon, Republic of Korea ] Corresponding Author
  • Jiho Park [ Department of Energy Storage Systems, Research Institute of Carbon-neutral Energy Machinery, Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM), Daejeon, Republic of Korea ]
  • Hankil Yeom [ Department of Energy Storage Systems, Research Institute of Carbon-neutral Energy Machinery, Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM), Daejeon, Republic of Korea ]
  • Sangyoon Chu [ Department of Energy Storage Systems, Research Institute of Carbon-neutral Energy Machinery, Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM), Daejeon, Republic of Korea ]
  • Jongwoo Kim [ Department of Energy Storage Systems, Research Institute of Carbon-neutral Energy Machinery, Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM), Daejeon, Republic of Korea ]
  • Sehwan In [ Department of Energy Storage Systems, Research Institute of Carbon-neutral Energy Machinery, Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM), Daejeon, Republic of Korea ]
  • Yongju Hong [ Department of Energy Storage Systems, Research Institute of Carbon-neutral Energy Machinery, Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM), Daejeon, Republic of Korea ]

참고문헌

자료제공 : 네이버학술정보

간행물 정보

발행기관

  • 발행기관명
    한국초전도저온학회 (구 한국초전도저온공학회) [The Korean Society of Superconductivity and Cryogenics (KSSC)]
  • 설립연도
    1998
  • 분야
    공학>전기공학
  • 소개
    21세기 핵심기술인 초전도공학과 저온공학분야의 기술 수준을 향상시키고, 선진 외국의 관련 학회와의 국제 교류 뿐만 아니라 이 분야에서 산.학.연의 학술활동 및 기술교류의 구심점으로의 그 역할을 성실히 수행하고자 한다.

간행물

  • 간행물명
    한국초전도·저온논문지 (구 한국초전도저온공학회논문지) [Progress in Superconductivity and Cryogenics]
  • 간기
    계간
  • pISSN
    1229-3008
  • eISSN
    2287-6251
  • 수록기간
    1999~2026
  • 등재여부
    KCI 등재,SCOPUS
  • 십진분류
    KDC 427 DDC 537

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