从线性热声理论出发，推导了环形流道的横向分布函数表达式。在此基础上比较了等截面积环形流道与圆管的阻抗特性；针对一定工况，计算比较了两者沿管长的压力体积流率分布情况。该表达式对于设计小型同轴型热声系统以及简化热声系统的CFD模拟具有重要意义。

选择跨临界CO₂-[bmim]PF6作为新型的吸收式制冷工质对,考察了CO₂在离子液体[bmim]PF6中的溶解度和CO₂-[bmim]PF6工质体系的热物性。计算了在给定工况下循环的制冷特性并对结果进行了分析与讨论。

逆流换热器是多元混合工质低温节流制冷机中最为关键的部件之一,本文针对多元低温混合工质节流制冷机经常采用的管套管式逆流换热器进行实验研究,得出了采用不同工质下的换热器温度、压力沿程分布情况,并进一步得到了混合工质逆流换热器的整机换热系数.实验中各条件都是真实制冷机的典型运行工况,实验结果加深了我们对采用多元混合工质在具有相变传热情况下的工作特性的了解,对今后制冷机换热器的设计具有很大的帮助.

文中提出了计算回热式热机中时均焓流的新公式,并用之指出Radebaugh等人关于计算脉冲管时均焓流中的重要错误,对分析指导包括脉冲管制冷机在内的回热式热机的研究具有重要的理论意义.

基于基本的守恒方程,研究了回热器在具有大振幅波动情况下的弱非线性热声动力学模型.其中,动量守恒方程采用理论性较强的瞬态Darcy模型,能量守恒方程则包括了多孔介质的高阶耗散效应.采用摄动法,并在唯象的基础上获得了能描述包括声流(直流)在内的非线性动力学效应及由此而导致的非线性时均热声动力学效应的局部解析方程组,对加深回热器工作机理的理解具有一定的指导意义.

对一种新型热声制冷系统—双作用行波热声制冷机进行了研究,设计了一台在气液双作用行波热声发动机上使用的行波制冷机,并通过数值模拟优化了制冷机的结构尺寸。在环境温度300K,制冷温度250K的条件下,新型的双作用制冷机的COP达到了2.74,相对卡诺效率接近60%,声功消耗为534W,制冷量为1464.9W。通过对传统的斯特林制冷机及不同结构的行波制冷机计算比较。结果表明：从压比、效率、制冷量等多角度考察,新型的双作用行波制冷机更适合与气液双作用行波热声发动机耦合工作。它具有潜在的高效率、热驱动及无运动部件的优点,非常有潜力成为常规制冷方式的一种替代技术。

行波热声发动机可与各种声学负载耦合,在对耦合位置的研究基础上,进一步开展负载末端耦合时行波热声发动机的性能研究。同时改变直管谐振管内径和长度,使频率恒为67.7 Hz,保证发动机环路声功转换特性一致。研究表明,当谐振管内径为120 mm时,系统性能最好;以氦气为工质,在平均压力3 MPa、加热功率2 000 W、热端温度923 K、内壁相对粗糙度为0.0 007时获得最大输出声功512 W。谐振管内径、内壁相对粗糙度和负载阻抗相位对发动机性能有显著影响;选择合适的谐振管,可以降低热端温度,减少管内损失,提高声功输出能力和整机效率;同时可以一定程度上减小内壁粗糙度对发动机性能的影响。

脉冲管制冷机是一种重要的小型低温制冷机,通常高频脉冲管制冷机采用惯性管加气库的调相方式,然而较大的气库降低了系统的紧凑性。对于直线压缩机,其背腔也具有较大的体积,为提高系统的紧凑性,本文进行了使用压缩机背腔作为气库用于调相脉冲管制冷机的研究工作。研究结果表明采用这种方案的制冷机是可行的,当背腔体积足够大时,通过调整惯性管尺寸,其性能接近使用独立气库的脉冲管制冷机的性能。

气体轴承是回热式热机的一项关键技术,它是利用气体代替润滑油作为润滑剂,在轴与轴承套之间构成气膜,是避免运动面与静止面直接接触的较为理想支撑元件。将间隙密封与气体轴承相结合,可以在实现密封的同时消除接触磨损。本文利用ANSYS Fluent对具有77 kW(声功)设计输出能力的活塞进行其气体轴承与间隙密封耦合特性的数值模拟与分析,指导该新型气路结构的优化设计,并验证其在大功率自由活塞斯特林发动机中应用的可行性。