作为一种新型的气体膨胀制冷机,压力波制冷机已在石油化工、空气冷却和低温工程等领域中得到广泛应用,其基本制冷单元—振荡管产生的冷效应主要受管内激波形成和运动的影响。深入研究振荡管内激波的形成原因、激波强度及其影响因素、激波的运动和衰减规律、激波运动对振荡管性能的影响以及基于激波运动的振荡管结构参数、运行参数及管内气流参数的整体耦合关系,不但可以加深对这类非定常流的流动规律及压力波制冷机理的理解,而且可以为压力波制冷机的优化设计提供依据,具有理论和实际意义。本文采用理论分析、实验测试和数值模拟的方法对振荡管内激波的运动及其对冷效应的影响开展了研究,主要工作和结论如下：(1)利用气体动力学原理对振荡管充气瞬间接触面两侧的流动进行了理论分析,给出了管内激波形成的三种原因。通过理论计算得出相同的进排气参数下,膨胀比ε在2.0～12.0的范围内,采用收缩型喷管形成的入射激波强度最大。(2)分析了实际的充气过程中存在的部分喷射现象,发现管内激波在距离开口端一段位置的管内某处才形成。推导了激波形成位置的理论计算公式,结果表明激波形成位置点坐标x。值与驱动气进气总压和喷管的旋转速度有关,并分析了压力波制冷机在低转速区域中运行时制冷效率很低且变化梯度较大而在高转速下制冷效率变化梯度较小的原因。(3)通过实验结果对振荡管内激波衰减过程进行分析,结果表明入射激波相对强度△px/△p0随着管长相对位置x/L增大而不断减小,入射激波衰减的原因包括气体粘性力和摩擦力作用、对管内气体增压增温而耗散了自身能量以及与封闭端产生的反射激波发生透射和反射作用。探讨了激波衰减对振荡管冷效应的影响,并基于量纲分析和实验数据得到了入射激波相对强度衰减公式,计算结果与实验数据吻合较好,最大误差为5.70%。(4)利用热力学和气体动力学原理分析了振荡管内气流参数变化对入射激波强度及理想制冷效率的影响,结果表明通过管壁强化传热和增大膨胀比的方法可以提高入射激波的强度和制冷效率,而排气时间存在一个适宜选取范围。借助管内激波的运动规律,建立了压力波制冷机的运行参数、工作介质物性参数、结构参数与压力波制冷机性能之间的普遍联系,并推导了这些因素与管内非定常流动的耦合关系。(5)进行了振荡管内激波运动对压力波制冷机制冷性能影响的实验研究,结果表明,压力波制冷机最大制冷效率ηmax先随ε增大而增大,达到最大值后会有所下降,管长L、相对充排气时间比ξ、气体分配器喷射孔相对深度b1/d对η的影响有着类似的规律,而增大振荡管与喷射孔的间距δ和振荡管轴线与喷嘴中心线错位角度Ψ则会导致η急剧下降；安装激波吸收器有利于消除反射激波并提高压力波制冷机性能,分析了激波吸收器结构变化以及振荡管结构参数和运行参数对消波效果的影响。(6)利用数值模拟的方法研究振荡管开口端部分喷射效应及其对管内激波形成和运动的影响,结果表明由于部分喷射效应导致振荡管开口端形成涡旋,驱动气、被驱动气强烈混合,同时驱动气部分泄漏到排气室中,从而影响了入射激波的形成和强度,最后分析了膨胀比、转速等因素对部分喷射效应的影响。