脉冲管制冷机冷端无运动部件，具有冷头振动小、可靠性高、对电子元器件电磁干扰小等一系列优点，是一类重要的空间低温制冷机。空间技术的发展，对制冷机提出了更高的要求。小型化高频脉冲管制冷机是新一代脉冲管制冷机发展方向之一。小型化高频脉冲管制冷机除了具有上述优点外，还具有体积重量小，降温时间短，热响应快等优点。这不仅能满足新型空间红外探测器的需求，而且非常适合地面军事领域应用。地面军事设备采用该制冷机代替JT制冷机和斯特林制冷机，可以降低系统维护成本，同时为探测器提供更好的工作条件。因此，研究小型化高频脉冲管制冷机具有现实意义。本文基于Lagrange描述建立了脉冲管制冷机冷指理论模型，开展了针对小型化高频脉冲管制冷机的理论和实验研究，并研制出具有世界先进水平的小型化高频脉冲管制冷机样机。本文研究内容主要包括以下几个方面:　　基于Lagrange描述方法，建立了考虑气体粘性和温差传热等非理想因素的小型化高频脉冲管制冷机模型。经检验，所建立的模型满足质量、动量和能量守恒定律，且与实验结果基本相符。该模型描述了制冷机内部气体微元热力学循环，从微观角度解释高频脉冲管制冷机交变流动和换热过程。模型后处理部分可将计算结果转换为Euler描述下的物理场量，使计算结果直观（如制冷量时均焓流等）地从宏观角度分析制冷机工作状况。　　深入研究高频脉冲管制冷机冷指工作机理，揭示了高频脉冲管制冷机冷指内部的功热转换过程。研究了不同的工作参数的变化对高频脉冲管制冷机蓄冷器内部气体微元功热转换过程的影响，揭示了这些参量的变化与蓄冷器内部气体微元功热转换过程之间的联系。同时，为高频脉冲管制冷机小型化打下理论基础　　对线性压缩机、脉冲管冷指、调相机构小型化进行理论分析。结合小型化高频脉冲管冷指工作特点，分析了压缩机谐振频率与板簧刚度、活塞面积、压缩机动质量之间的关系。研究了两种高频脉冲管冷指小型化方案（减小冷指直径和减小长度）对制冷机内部热力学参数造成的影响。讨论了不同尺寸蓄冷器内部热力学参数的相同点和不同点和两种小型化方案的异同。对惯性管的调相特性开展理论研究。　　结合理论研究，开展了小型化高频脉冲管制冷机实验研究。第一、实利用实验室已有50Hz线性压缩机，开展线性压缩机与小型化高频脉冲管制冷机匹配特性研究。研究了压缩机输出的频率特性和制冷机制冷性能频率特性。第二、实验研究了蓄冷器填充方法对小型化高频脉冲管制冷机影响。第三、开展了不同调相机构对小型化高频脉冲管制冷机影响研究。第四，研制小型化高频脉冲管制冷机样机并开展样机环境温度适应性研究。最终，研制出一台达到世界先进水平的小型化高频脉冲管制冷机，并对制冷机降温时间和性能进行测试。