随着现代信息技术、空间技术、超导电子学、红外探测、低温生物医学等行业飞速发展，尤其是低温电子学器件及低温超导磁体在各领域的推广应用，对小型液氦温区制冷机提出更多的需求和更高的要求。VM型脉冲管制冷机具有运行频率低、驱动功小、结构紧凑、热效率高等优点，可望满足更加苛刻的要求。与目前的液氦温区小型低温制冷机（即GM制冷机、GM型脉冲管制冷机或斯特林型脉冲管制冷机）相比，干式VM热压缩机驱动脉冲管制冷机工作机理更加复杂，尚未得到充分的研究。因此，本文旨在探索干式VM热压缩机驱动脉冲管制冷机的工作机理。本文主要开展了以下四方面的研究工作:　　1、预冷用液氮温区斯特林型脉冲管制冷机的实验研究　　针对实验室现有的预冷用液氮温区斯特林型脉冲管制冷机进行了实验研究。实验测试结果显示:在制冷机入口压比为1.22时，驱动单台斯特林脉冲管制冷机获得了无负荷最低温53K，单台制冷机冷头获得了46W@77K，重点测试了压比与制冷量之间的关系。同时驱动两台并联制冷机冷头，在直线压缩机出口压比为1.14时，获得了无负荷温度分别为53K和55K，单个冷头在77K下获得了38W的冷量。通过这部分的一系列实验，也为后续的整机系统的实验开展积累了经验，并且也可以掌握各因素对预冷用制冷机的影响程度以及系统的可靠性。　　2、热压缩机子系统工作性能的数值模拟与实验研究　　基于Sage软件建立了无负载热压缩机的数值模型，主要考察了无负载下热压缩机的充气压力、运行频率、回热器直径、排出器位移以及工作温差等因素对热压缩机所能提供的压比和所需的冷量的影响规律。重点研究了热压缩机的输出特性，由数值计算结果来看，热压缩机更易带感性负载。搭建了无负载热压缩机的实验装置，考察了无负载下热压缩机的工作频率、排出器位移和工作温度对压比的影响规律，实验结果显示无负载下热压缩机工作在3Hz，排出器位移为6mm时，能提供较大的压比，此时压比为1.3，实验结果与数值模拟误差在6％以内。　　3、低温级脉冲管制冷机的数值模拟研究　　针对低温级脉冲管制冷机的典型工况，开展低温级制冷机回热器的损失机理研究。基于Sage和Fluent对液氦温区回热器进行了数值计算，数值计算统计结果显示，在平均压力1.2MPa，压比为1.37情况下，在4.2K时的制冷量为0.27W，相对卡诺效率为12.5％。说明了脉冲管制冷机在合适相位条件下，利用较低低压比下，依然可以到达液氦温区。利用Sage软件，加上脉冲管和调相机构（小孔气库+双向进气）对低温级脉冲管制冷机进行了数值计算，此时获得了15K的无负荷温度。　　4、干式VM热压缩机驱动低温级脉冲管制冷机的数值模拟与实验研究　　基于Sage软件，建立了干式VM热压缩机驱动低温级脉冲管制冷机的整机系统的数值模型。数值模拟结果显示，当整机运行频率为3Hz，热压缩机工作温差为300～80K，排出器位移为7mm时，脉冲管制冷机冷头获得了15K的无负荷最低温度，此时热压缩机能够提供压比为1.26，输出声功为6.8W，热压缩机冷头所需的冷量为23W@80K。设计搭建了干式VM型热压缩机驱动低温级脉冲管制冷机的实验台，进行了系统的实验研究，目前实验结果显示:在平均压力2.5MPa，频率3Hz，排除器位移6.1mm时，获得了15K的无负荷最低温度，此时热压缩机冷端温度88K，热压缩机提供的压比为1.18。