热声驱动低温制冷机是一种完全无运动部件的新型制冷机，具有高可靠性、运动寿命长、绿色环保等优点。行波热声发动机具有较高的效率，用它来驱动低温制冷机有可能取得良好的制冷性能，因此成为研究的热点，本文称之为行波低温热声制冷机。受到航天工业和国防等的应用需求，热声驱动低温制冷机朝着高频化和小型化发展。目前针对行波低温热声制冷机的研究主要集中在几十赫兹左右，百赫兹以上的研究还比较缺乏，其困难主要体现在如何降低系统起振温度、如何增大回热器热声转换效率、如何增大系统压力幅值、如何使热声发动机与制冷机实现最佳匹配等问题上面。针对以上问题，从中提炼出两个基本问题，一是热声发动机的起振特性;二是回热器与声场的耦合。在此基础上，开展了高频行波低温热声制冷机的研究。现将本文的主要工作总结如下:　　 1.良好的动力学特性、较低的起振温度对于高频热声发动机而言是十分重要的。建立起了高频热声发动机的动力学模型，重点研究了热声发动机的结构和运行参数对谐振频率、起振温度、振荡压力和体积流率的影响，对热声发发动机进行动力学的分析，为热声发动机的运行工况的选择提供了理论依据，弥补了线性热声理论对于热声自激振荡研究的不足。　　 2.热声发动机的性能很大程度上由回热器与声场的耦合决定。以复声阻抗来表征声场，对回热器水力半径和声场进行了综合优化。回热器与声场的耦合研究对后续的热声发动机的设计提供了很好的理论支撑;提出回热器声场的实现方法-双声源法。研究了一般平面声场和回热器特定阻抗的调节特点，为研究回热器热声转换特性的一般实验性研究提供了可能。　　 3.基于线性热声理论建立起了高频行波低温热声制冷机的数值模型，对热声发动机和低温制冷机内的声场分布，包括压力幅值、体积流率、压流相位差、声功流、声功等物理量进行了仿真。分析了结构参数和运行参数对热声发动机与制冷机的影响，完成了整机的初步设计和方案论证。比较了三种不同惯性管的调相特性;研究了行波热声发动机和制冷机之间的耦合特性，包括耦合位置的讨论和耦合管尺寸的确定，为后续高频行波低温热声制冷机的研制奠定了良好的基础。　　 4.开展了高频行波低温热声制冷机的实验研究。实验研究了高频行波热声发动机的起振特性和自激振荡过程;比较了不同工质气体在不同工况下对热声发动机性能的影响;随后开展了热声制冷机的工作，重点在于回热器长度的优化和调相机构的优化，实验验证了三种不同的惯性管对制冷机性能的影响，验证了线性热声理论在一定程度上可以应用于高频低温热声制冷机的设计、优化和指导实验工作。　　 5.基于以上基础问题的研究和线性热声理论的指导，所搭建的低温热声制冷机获得了良好的制冷性能。在工作频率为250Hz，加热功率384W，以氦气为工质，充气压力为3.0MPa时，获得了最低的制冷温度68.5K，92.2K时获得0.5W的冷量。为了进一步提高制冷性能，需要增大热声发动机的声功输出能力，而这有赖于对热声发动机的进一步优化。