热声发动机作为一种新型能量转化装置,其具有无机械运动部件、无磨损,结构简单、运行可靠,造价低廉、无昂贵材料,使用绿色环保的气体工质（空气、氦气）,可利用太阳能、工业废热等优点,在天然气液化、热声发电、热声制冷领域与有广阔的应用前景。本文将以船舶余热作为发动机热源,以行波热声发电机作为主要研究对象,完成基于船舶余热的热声发电系统的设计,通过数值模拟的方法分析各部件对热声发电系统的影响。主要内容包括:1)首先以线性热声理论为基础,运用Delta EC软件对行波热声发动机进行仿真,模拟分析了系统运行参数和各部件的结构参数对热声发动机性能的影响。其中着重研究了热声发动机的频率、压力增幅、加热端气固温度以及谐振管输出声功随运行参数和结构参数的变化规律,其中谐振管尺寸对系统频率的影响最为显著,声容管、回热器、加热器对换热效率的影响显著,较小的水力半径可以提高声功的输出。2)在完成单因素对热声发动机性能影响分析的基础上,鉴于声容管和反馈管共同作用为系统提供行波相位,谐振管与谐振容腔共同作用调节系统声场,选择对这四个部件的结构参数着重研究,采用响应面法研究热声部件的结构参数两两耦合对声功的影响。借助Design Expert11软件中的BBD设计方法,安排随机试验矩阵并建立声功的二次回归模型,分析验证了模型的有效性,探明了各参数对声功的影响大小依次为:反馈管内径＞反馈管长度＞声容管长度＞声容管内径,谐振管内径＞谐振管长度＞谐振容腔长度＞谐振容腔内径,研究了各结构参数两两耦合对声功的影响规律。3)行波发动机将热能转化为声能,在发动机负载处连接直线发电机将声功转化为可以直接使用的电能,基于电-力-声类比方法,建立直线发电机的物理模型,分析了直线发电机的能量转化过程,运用Delta EC软件完成了热声发动机驱动直线发电机的耦合与仿真。对直线发电机进行了数值模拟,分析运行参数和结构参数对发电机性能的影响。得出频率对发电机性能的影响最大,发电机工作频率等于谐振频率时性能最佳,;阻值适中的负载电阻有利于输入声功、输出电功的增大,提高入口处压力幅值会提升发电机性能,在电路中添加串联电容有助于声电转化效率的提高。4)通过分析船舶余热类型,选择船舶发电柴油机烟气作为热源,设计了船舶余热结合热声发电机的余热利用方案。