脉冲管制冷机由于冷端完全没有运动部件,具有振动小、可靠性高以及寿命长等优点,有着广泛的应用前景。随着空间和低温电子技术等领域的发展,对高频微型脉冲管制冷机的需求也在不断增加,因此有必要加大对高频微型脉冲管制冷机制冷性能研究的力度。此外,尽管脉冲管制冷机在实验研究方面已有很多研究工作,但是迄今为止对脉冲管制冷机内部工质压缩和膨胀过程,交变流动换热规律以及制冷机理认识还不是很清楚。针对这一现状,本文利用Fluent软件开展了高频微型脉冲管制冷机系统的整机二维轴对称数值模拟,分别研究讨论了频率,制冷温区和系统主要部件尺寸对制冷机性能的影响以及制冷机内部流动和温度分布情况;采用拉格朗日方法定量统计分析了脉冲管制冷机冷却器、蓄冷器和冷端换热器内气体微团的热力学循环并据此阐述其热力过程。　　 整机模拟结果显示:脉冲管制冷机存在一个最优运行频率使得在该频率下制冷机可以获得最低的制冷温度;制冷机制冷量与冷端换热器壁面温度呈现几近线性变化关系;脉冲管制冷机各部件尺寸均存在一个最优长径比使得制冷机制冷温度最低,但以脉冲管和惯性管尺寸影响最为显著;制冷机脉冲管内以及部件与部件连接有截面突变处流动和温度分布呈现多维效应。　　 气体微团热力学循环分析显示:制冷机内微团各自进行着独立的热力学循环,微团彼此之间相互合作,通过消耗外界功逐步将热量从冷端换热器泵往冷却器,最终通过冷却器壁面释放到环境中。数值计算与理论分析结果定性上一致,但数值计算能对某一具体制冷机系统气体微团热力学循环进行定量描述分析。微团热力学循环分析还显示,对于不同频率工况,制冷机蓄冷器内单位质量工质单位时间内换热量越大,制冷机制冷温度越低。