目前，大型低频斯特林型热声发动机的工程化应用比较成功，已经获得30％以上的热效率，完全可以和传统热机相媲美。而小型高频斯特林型热声发动机，由于频率升高、尺寸减小而引发的多个模态出现、粘性损耗增大、声场不匹配等众多问题，一般仅获得很低的振荡压力幅值，无法实现热声驱动制冷机的工程化应用。本文以有效提高高频斯特林型热声发动机振荡压力幅值为目标，实现高频热声发动机工程化实用的目的。为此开展了以下应用理论基础、样机研制以及实验研究工作：　　 1.建立高频斯特林型热声发动机的线性理论模型，详细分析高频热声发动机系统内声场、相位和能流的沿程分布，以系统声场匹配为目标，优化各关键热声元件的结构和尺寸。深入探讨了高频斯特林型热声发动机中次要损失、热流损失以及声流损失等三大损失在高频条件下的变化情况。对原有理论模型在高频情况下所提出的修正思路为样机研制提供了一条实际可循的建模途径。　　 2.首次提出回热器的热声系统选频特性，对仅有回热器以及回热器加换热器的两种情况，开展了动态实验研究，实验结果表明，回热器对不同频率的压力波动存在明显的选择性，这对于回热器的最优结构、回热器与系统本征频率匹配以及降低起振温度阈值有很大的意义。在等温回热器和有温差回热器的情况下，分析回热器的复阻抗、反射系数、入射系数与反射系数相位差、传输损失、特征阻抗和传播常数等声特性参数，探讨回热器声特性的频率响应以及回热器的温度场与声场的相互作用，从另一个角度证明回热器的热声选频特性。　　 3.建立任意形状对称型谐振管内的一维非线性声场模型，利用Galerkin方法，研究了谐振管的形状与型函数、品质因素和压比的关系。结果表明，指数型变化的谐振管优于等截面谐振管，当谐振管的扩张常数α=5.75时，能量损失最小，性能最佳。继而，从线性热声理论的角度，探讨谐振管形状对回热器处压力一体积流率相位差和放大声功的影响，得到容腔型谐振管利于在回热器内获得行波相位和较大的声功。完成多种形状谐振管声场分布的理论和实验的对比，为后续高频斯特林型热声发动机的研制奠定良好的基础。　　 4.研制的高频斯特林型热声发动机成功地在170Hz起振并稳定。通过回热器优化、Gedeon流抑制、谐振管调节、改变工况等实验手段，在充气压力为2MPa氦气，加热功率为1kW时，系统压比为1.152；2MPa氮气，加热功率为600W时，系统压比为1.185，研制的样机获得0.3MPa以上的峰峰压力值，突破高频带来的瓶颈。　　 5.通过分析建立的修正高频斯特林型热声发动机的设计模型，能较好地预测实验结果。随着振荡压力幅值的增大，实验与理论的偏差增大，但还保持在10％的范围内，探索验证了线性热声理论在一定的修正下可以应用于高频热声热机的设计、预测和指导实验工作。　　 6.基于整机声场耦合匹配，设计研制了高频斯特林型热声发动机驱动制冷机的样机，在170Hz谐振频率运行条件下获得160K的无负荷制冷温度；另外，驱动本所研制的脉管制冷机时获得120K的无负荷制冷温度；从而展现出百赫兹以上热声发动机驱动制冷机的可行性及广阔的应用前景。