磁制冷是一种利用磁热效应的制冷方式，采用磁热材料固体制冷工质，以及氦气、水等流体作为换热流体，磁制冷机运行安全、环保、高效。自1976年首台室温磁制冷样机研制以来，室温区磁制冷有了巨大进展，展示了广泛的发展前景。在国家基础研究项目(973项目)(2006CB601101)和国家自然科学基金项目(50976121)支持下，本文对一台双磁体双回热器往复式室温磁制冷机与一台耦合斯特林气体制冷的复合室温磁制冷机进行了制冷性能的模拟计算和实验研究，主要工作及成果如下:　　 1.双磁体双回热器往复式室温磁制冷机计算与实验研究　　 基于回热器数值模拟和磁热材料磁热效应理论，建立了磁回热器计算模型，开展了往复式室温磁制冷机制冷性能模拟计算研究，描述了磁回热器内部复合换热机制，分析了不同参数对室温磁制冷机性能的影响，当增加系统压力、系统频率和活塞行程时，能增强系统制冷性能。　　 对双磁体双回热器往复式室温磁制冷机，进行制冷性能实验研究。实验测试了磁制冷机高低温端温差、低温端温度、制冷量及降温速度等制冷性能，分析了系统充气压力、运行频率、相位角、气缸活塞行程等参数对系统性能的影响。　　 该磁制冷机以氦气作为换热流体，钆屑作为磁热材料(320g*2)，在系统压力1.2MPa，系统频率0.6Hz，相位90°，活塞行程120mm工况下，工作1h时，系统低温端达到了276.3K无负荷最低制冷温度，系统最大制冷温跨为24.6K，最大制冷量为20.5W在4.5K高低温端温跨下(单位冷量(火用):0.32W/(kg·T)）。　　 2.耦合斯特林气体制冷的复合室温磁制冷机设计及研制　　 提出了一种斯特林气体制冷耦合磁制冷的制冷方式，建立了相应的复合制冷循环，基于Stirling制冷模型和磁回热器模型，以复合磁回热器内部磁性材料和换热流体的能量控制方程为基础，对复合室温磁制冷机进行了模拟计算，系统分析了系统压力、系统频率等不同参数对制冷性能的影响。　　 设计研制了一台复合室温磁制冷机:采用了一台同轴Halbach旋转可调磁场永磁体，为斯特林气体制冷机的回热器叠加外磁场;一台S51A-G4P双缸压缩机为主体;利用同步齿轮和同步皮带，达到运行时机械同步及调相的目的。　　 3.耦合斯特林气体制冷的复合室温磁制冷机制冷性能实验研究　　 本文的核心工作是搭建了一台耦合斯特林气体制冷的复合室温磁制冷机，并对比普通斯特林制冷机进行了实验研究，测试了复合室温磁制冷机的制冷性能。试验并分析了系统压力、运行频率、相位角等因素对制冷性能的影响。　　 以氦气作为换热流体，钆作为磁性材料，在系统压力1.0MPa，系统频率5.0Hz工况下，工作1h时，系统低温端达到了265.4K无负荷最低制冷温度，系统最大制冷温跨为39.4K，最大制冷量50.5W在10K高低温端温跨下(单位冷量炯:4.0W/(kg·T)）（35mm内径回热器）;在系统压力1.0MPa，系统频率5.0Hz工况下，工作0.5h时，系统低温端达到了265.8K无负荷最低制冷温度，系统最大制冷温跨为33K，最大制冷量36W在11K高低温端温跨下(单位冷量(火用):5.0W/(kg·T))（30mm内径回热器）。实验结果显示，复合室温磁制冷机的性能变化类似于往复式室温磁制冷机，增加系统压力和系统频率能增强制冷性能。　　 进行了多项改进后，对比未开磁制冷时纯斯特林制冷机，复合室温磁制冷机在以氦气作为换热流体，钆作为磁性材料，在系统压力1.0MPa，系统频率1.5Hz工况下，工作0.5h时，系统低温端最低制冷温度从279.3K降低至276.6K，高低温端温差由18.2K增加至21K，增幅达到15％;在低温端换热器上增加6W和10W热负荷后，单位冷量(火用)分别为:1.0W/(kg·T)和1.7W/(kg·T)，最低制冷温度分别从285.9K降低至283.4K和292.2K降低至290.9K，高低温端温差分别由12K增加至14.9K和6.4K增加至7.9K，增幅分别达到24％和23％，制冷性能获得了显著提升。　　 综上所述，本文对往复式室温磁制冷机进行了数值计算和实验研究，分析了系统压力、运行频率、相位角、气缸活塞行程等参数对系统制冷性能的影响;核心工作为设计研制了一台耦合斯特林气体制冷的复合室温磁制冷机，对其进行了数值计算和实验研究，分析了系统压力、运行频率、相位角等参数对系统性能的影响。在室温区同等工况下，复合室温磁制冷机的制冷性能对比斯特林气体制冷机获得了明显提升，证明了新型复合室温磁制冷机制冷性能的改善，为今后室温磁制冷机的设计应用提供了指导。