该文开展了以下几方面的理论和实验研究工作.1.建立了分置式斯特林制冷机的通用计算模型和方法,较全面地考虑了实际因素,编制了能够模拟制冷机内复杂交变流动和换热过程的全模拟计算程序.利用该程序,对实际产品进行了详细的分析计算.2.对脉管内存在的自然对流现象建立了非线性的三维模型,考虑了变物性的影响,进行了数值模拟.研究了脉管处于不同方位时,其内部的自然对流流场、温度场以及热交换的情况.3.探讨了混合工质对脉管制冷机性能的影响,从理论上分析了氦氢二元混合工质在一定温度范围内的配比对制冷量和制冷系数的影响,预测了使制冷机性能最优的氦氢混合工质的配比.4.结合热力学和热声学两方面的理论,对脉管制冷机中脉管的结构进行了分析.提出了两种锥形的脉管结构,并编制了相应的计算程序,对其进行了数值模拟.5.建立和完善了脉管制冷机性能测试试验台;对在微型化、实用化方面有优势的同轴脉管制冷机进行了实验研究.6.对场协同理论在脉管制冷机中的具体应用进行了研究,数值模拟了小孔型、双向进气型脉管制冷机的动态过程,揭示了脉管内压力波和速度波之间的协同关系.证明场协同理论不仅适用于强化对流换热过程,同样也适用于改善像脉管制冷机这样的热力、传热和流动相耦合的复杂过程.用场协同理论指导、改进脉管制冷机的结构参数,给出了一定结构参数下使脉管制冷机制冷量最大的最佳长径比.