近十几年来，空间、军事等领域对于低温环境的要求越来越高，对于更高性能的脉冲管制冷机产生了迫切的需求，而基于脉冲管制冷机模型的数值模拟在制冷机设计以及性能优化上正发挥着越来越重要的作用。通过计算机对模型进行数值模拟分析，可以获得不同结构参数以及运行参数下制冷机的性能并指导制冷机设计，这样不仅能够减小实验中反复尝试的加工成本，还能大大减少制冷机设计优化所花费的时间。目前已有的脉冲管制冷机商业软件计算都是基于欧拉法，无法追踪脉冲管内部的微观热力学过程，在进一步揭示各个参数影响制冷机性能的机理上能够发挥的作用较为有限。而纵观脉冲管制冷机发展的历史，每一次制冷机技术的进步都伴随着对制冷机理的进一步了解。因此一个能够追踪脉冲管制冷机内部热力学过程，从微观到宏观深入了解其工作机理的脉冲管制冷机模型是非常有意义的。　　本课题针对上述需求，建立了基于热力学非对称理论的脉冲管制冷机微热力循环模型。基于该模型既对脉冲管制冷机各部件内部微元进行热力学循环计算与分析，又对脉冲管整机进行了仿真模拟，获得整机内部微元热力过程以及整机性能参数，研究了不同参数影响制冷机性能的机理;于此同时，对不同目数不锈钢丝网填充的蓄冷器进行了整机条件下的阻力特性测试，为模型提供阻力系数经验公式;最后进行了脉冲管制冷机整机性能以及动态参数测试，将实验数据与模型计算结果进行对比验证并进行模型准确性分析。本文取得的主要成果如下:　　1.基于热力学非对称理论建立脉冲管制冷机整机模型，并通过自主编程形成可交互程序。模型具备计算脉冲管制冷机性能参数的功能，包括制冷量、PV功、COP等;模型能够追踪制冷机内部所有微元的热力学过程，并计算其每个时刻的温度、压力、体积、位置等参数;模型能够计算脉冲管制冷机内部的温度分布、压力分布、速度分布、相位分布，同时能够计算蓄冷器固体填充物每个时刻的温度和换热量。　　2.运用上述模型对微元热力学循环与整机特性进行了理论研究。基于部件模型对脉冲管制冷机各个部件内部的微元热力学过程进行计算，获得温度、频率、压比、充气压力、换热系数、相位差等参数对微元热力学循环过程以及泵热能力的影响。同时利用整机模型进行脉冲管整机仿真模拟，获得整机内部所有微元热力学过程以及整机的制冷原理。基于微元热力学循环，获得了蓄冷器内部最佳相位分布范围，并分析了运行参数与结构参数影响整机性的机理，获得整机性能优化提升的方法。最后，模型还引入了非理想模块，对非理想气体条件下的制冷机进行模拟计算，获得气体非理想性对微元热力学循环以及整机性能的影响规律，并分析其影响机理。　　3.对微元模型所需要的蓄冷器阻力系数经验关联式进行了整机条件下的实验测量。本文首先搭建了交变流动动态参数测试实验台，并对低温端的热线探针进行低温条件下的热线标定，获得低温下的热线转化公式。利用动态参数测试实验台，本文在整机运行条件下对填充400、500、600目不锈钢丝网的蓄冷器进行阻力特性实验研究，获得不锈钢丝网填充的蓄冷器在运行频率40-60Hz，充气压力2-3MPa工况下的阻力特性曲线。相较于常温下测量得到的阻力特性曲线，整机条件下进行测量能够更好地还原蓄冷器工作时的温度分布和相位情况，对于整机模型的计算更为适用。　　4.本文对整机模型进行了实验验证和准确性分析。首先基于微元模型对一台直线型脉冲管制冷机进行了实际算例计算，同时对该直线型脉冲管制冷机进行了实验测试，获得不同频率、充气压力、输入功率下制冷机的性能以及动态参数。将测试结果与模型计算结果进行了对比验证，并对模型进行了准确性分析。经过分析表明，模型计算的偏差在大部分工况下处于15％～25％之间，具备为制冷机设计和优化提供理论支持和指导的能力。