预冷型JT制冷机已成为当今空间液氦温区主流制冷技术,为此本文开展了以下研究工作:1.完善了考虑物性变化、轴向导热以及辐射漏热的间壁式换热器模型基于能量平衡完善了间壁式换热器一维数值模型,计算了不同材料换热器的性能差异,表明过高的轴向导热将恶化低温下的换热性能。辐射漏热对低温区小换热量的换热器影响程度较大。搭建了间壁式换热器性能测试实验台,验证了数值模型的有效性。2.给出了考虑实际条件的JT制冷机整机流程模拟方法结合换热器数值模型、实测压缩机性能模型以及斯特林制冷机相对卡诺效率经验公式,给出了一套液氦温区预冷型JT制冷机整机流程模型方法。通过模型比较了两款不同压比压缩机驱动下,二级预冷温度以及压比对制冷量、预冷量以及整机性能系数COP的影响。在给定制冷量条件下,通过模型得到了一组效率较高的压比及预冷温度设计值。该方法可为JT制冷机最佳参数的选取提供指导。3.小压比闭式循环实验表明预冷型JT制冷机存在自适应特征采用三种压力工况控制模式开展了由一台带进排气阀线性压缩机驱动、两级GM制冷机预冷的JT制冷机闭式实验。与开式循环不同,当不控制系统压力工况或仅控制低压时,闭式循环中制冷机具有自适应的特征,即热负荷的增大导致系统中工质气相比例上升,从而使制冷机制冷能力不断提升。实验中在7.3 K的预冷温度下获得最大制冷量87.98 mW@4.9 K,对应JT侧压缩机耗功为41.6 W。