Le principal objectif de cet article est de présenter le fonctionnement des
tubes à gaz pulsé (TGP) par une analogie électrique [1] où la tension et le
courant représentent les paramètres hydrodynamiques pression P et débit massique m
du système. Toute impédance peut être traitée comme un assemblage d'éléments
électriques : résistance, capacitance ou inductance. À la source chaude du TGP,
différents déphaseurs sont modélisés de la même manière et ainsi peuvent être
comparés, comme l'orifice pulse tube refrigerator (OPTR) ou tube pulsé à simple
orifice, le double inlet pulse tube refrigerator (DIPTR), le modified pulse
tube refrigerator (MPTR) dont le déphaseur est un piston à la source chaude, le hybrid
pulse tube refrigerator (HPTR) à ouverture séquentielles d'orifices, l'inertance
in OPTR (IOPTR). En combinant cette analogie électrique avec l'étude thermique il
est possible de prédire un bilan d'énergie à la source froide : puissance extraite,
pertes du régénérateur, pertes du tube et influence des volumes morts. Différentes
solutions peuvent être apportées au traitement de cette modélisation. Si les
paramètres ne sont pas sinusoïdaux, le système peut être traité à un ordre supérieur à
1. Cette modélisation a été utilisée pour la conception du tube à gaz pulsé miniature
qui travaille à des fréquences élevées 20-50 Hz et à des pressions supérieures à 20
MPa, construit en collaboration avec la société “Air Liquide”. Le compresseur
(rotatif ou linéaire) de demi volume balayé ≈ 1 cm3 est du type utilisé
sur les “Stirling”, il délivre une onde de pression quasi sinusoïdale. Sous 3 MPa de
pression moyenne et une fréquence de 27,5 Hz, la température limite en mode double
inlet est de 49 K avec une puissance disponible de 1 W à 84 K.