由于工业技术和现代科技的迅速发展,人们对于低温制冷机的性能要求也在不断的提高,集经济、环保、高效为一体的制冷技术是我们现在所急需的。而热声制冷机就是适应这一时代发展所开发的符合国际提倡的绿色环保理念的制冷装置,它具有传统的制冷设备所不具备的优点如:绿色环保、使用寿命长、系统稳定性高以及结构简单等。根据热声理论可知,要想实现热声制冷机微型化以及高效化的目的,就必须找到声驱动与制冷机的最佳频率匹配条件,进而得到有利于产生热声效应的理想声场。针对这一问题,本文主要从能提高制冷效率的理想声场出发,在热声基本理论的基础上,对整个热声制冷系统以数值仿真模拟与实验相结合的方式开展了如下的研究工作:(1)以热声效应理论作为基础,从理论上分析了影响热声制冷机制冷效果的影响因素,并对制冷机谐振腔内的声场通过相关参数的表达式进行了描述。并通过声学软件ATILA对制冷机谐振腔内声场进行数值仿真模拟,找到了最佳谐响应频率,进而得到较好的驻波声场,为后续的实验提供了理论依据。(2)通过实验的方法,研究了不同激励频率下制冷机谐振腔内声压幅值大小以及对制冷效果的影响。研究结果表明当激励频率在截止频率范围内,声场内产生的声压值越大,板叠两端的温度差越大,热声效应越明显。(3)对行驻波型热声制冷机谐振腔内声场进行了分析,为了研究内部的声压分布规律,将行驻波型热声制冷机简化成二维P型管模型在声学软件ATILA中进行声场模拟分析以及实验研究。结果表明:在保证其余约束条件不变的情况下,不同频率下P型管内的声压幅值放大情况不同,相比驻波型制冷机,相同条件下,声压放大效果更强。且P型管内声场并不是单纯的行波成分而是存在着驻波现象。(4)对P型管的环形回路部分进行了三种不同截面的设计,分别导入声学软件ATILA中进行声场分析,发现直角边的环形回路相较于无直角边的环形回路易发生声能量聚集现象,致使相同频率下环形回路内声压幅值放大效果不同,不利于热声效应的产生。(5)基于超高频范围内辐射板活塞振动的近场特性,从理论上分析了超微型热声制冷机谐振腔内声压在辐射板活塞振动近场的分布规律。并用有限元分析软件ATILA对谐振腔内声场分布进行数值模拟。由理论和仿真可知,在超高频率范围内辐射板活塞振动近场内的声压幅值出现“明区”和“暗区”交替分布声压,呈现活塞振型,对实现超微型热声制冷机有重要研究意义。