鉴于当前不同材料对涡流管内部流动特性的影响机制尚不清晰,采用CFD仿真研究5种涡流管管材(铜、铝、钢、PVC、木)对涡流管能量分离效应的影响。选用压缩空气作为工质,设置入口压力为0.1~0.5 MPa,冷流率为0.1,涡流管的L/D=16,采用Standardκ-ε模型对涡流管内的气体流动进行稳态数值模拟,获得不同材料、不同压力和不同粗糙度下的速度、压力及温度变化趋势。结果表明金属材料的涡流管比非金属具有更高的温度梯度,且金属材料性能优于非金属材料,其性能由高到低依次为铜、铝、钢、PVC、木;粗糙度升高,涡流管的制热性能增加,但制冷性能降低。

引进集成整合的观念，研制成新的制冷装置（即涡流板），并利用涡流板制冷实验系统，以压缩空气为介质，对涡流板的制冷特性进行实验研究，获得了涡流板的制冷性能参数与入口气流参数及冷流比之间的关系。研究结果表明：涡流板同单管涡流管相比具有相同的制冷，洼能，为涡流板进一步研究奠定了基础。

涡流管内气体能量分离过程的突出表现是温度沿轴向、径向的分布，因而获得管内温度场分布是揭示涡流管内气体能量分离物理机制的首要问题和关键问题。根据管内三维强旋转流场特点，设计涡流管测温方案，利用自制微型热电偶对其内部温度场进行试验测量，获得了不同冷气流率条件下的温度场分布特性。研究表明：所制作的微型热电偶能够满足试验要求，试验结果能够很好地反映涡流管内温度场的分布规律，从而为进一步深入研究涡流管的能量分离机理创造条件。

建立双路圆柱形涡流管三维有限元物理模型，通过数值模拟获得其内部三维气体强旋流的流动状况；同时分别对双路涡流管内的切向速度、轴向速度和总温分布进行分析；并通过量纲分析与前人的实测结果进行对比，验证了双路涡流管数值模拟的正确性。在数值模拟基础上，通过仿真和实验分析了双路涡流管附加回路的直径、进气压力以及冷流率和喷嘴进气压力对制冷效应的影响，并与单路涡流管对比，得到了各参数对双路涡流管性能的影响规律。