热压缩机是一种利用热能直接产生压力波的动力装置。它具有结构简单,效率高,工作可靠,可利用能源种类多等特点,在压缩气体、输送流体、驱动脉冲管制冷机等方面具有广阔的应用潜力。目前只有少量报道对热压缩机建立了简单的数学模型并进行分析,真正建立实验样机并进行实验研究的报道在国内尚未见。本文从三个方面对直线电机驱动的热压缩机进行了研究,主要研究内容包括:　　 1.热压缩机系统理论分析　　 依据热压缩机工作原理,将其工作过程分解为两个等容过程和两个定压过程,假定工质为理想气体,忽略工质流动过程中的流动阻力,考虑了热压缩机热腔死体积、冷腔死体积、回热器死体积以及回热器效率等参数对热压缩机性能的影响。对上述四个热力学过程进行了理论分析,并将结果进行了无量纲简化。利用所得到的结果,分析研究了温度比、压比、冷端死体积、热端死体积、回热器死体积、回热器效率、比热容比等参数对热压缩机性能的影响。对驱动脉冲管制冷的热压缩机系统建立了等温模型,分析研究了冷热腔温度比及各部分死体积对系统压比的影响。　　 2.热压缩机系统数值模拟　　 用节点法,将热压缩机气缸划分为N个子区域,结合能量守恒方程和质量守恒方程,对每一个子区域进行求解,得到了热压缩机气缸内温度分布和压力分布,以及系统能量传递。分析了加热温度、工质种类、充气压力、余隙体积比对热压缩机系统性能的影响,为改进热压缩机系统和优化设计提供了指导。　　 3.直线电机驱动热压缩机系统实验研究　　 设计了一台驱动热压缩机系统用动铁式直线电机,实验研究了主轴密封圈、电机输入功率、电源频率对电机轴位移的影响,对三个不同质量的活塞,通过实验研究发现了各自的最佳运行频率。　　 利用建立的热压缩机系统实验平台,对传统热压缩机系统中回热器及连接管路对系统的影响进行了实验研究并对系统进行了优化。新的热压缩机系统取消了外置的回热器和连接管道,用活塞与气缸壁面之间的间隙代替了连通管路和回热器,简化了系统结构。研究了活塞与气缸间隙对热压缩机系统的影响,并在此基础上确定了活塞与气缸壁之间合适的间隙尺寸,优化了系统。实验研究了充气压力、热端加热温度、工质种类变化、电源频率变化以及电机输入功率变化时,热压缩机系统压力峰峰值变化及压比的变化。用带小孔的气库测量了热压缩机输出声功,并计算了热压缩机热效率和相对卡诺循环效率。