时均流诱导热声振荡是一种新型的能量转换方法，基于其原理可建成完全没有运动部件的、以风能驱动的热声制冷机。本项目拟从理论、数值计算和实验三方面对其机理进行研究：建立时均流剪切边界层非稳定性问题的多维度、可压缩流、非稳态物理模型，确定声场工作频率和强度与漩涡形成周期、数量和运动速度的定量关系。在此基础上引入非线性热声学理论，首次建立时均流诱导热声振荡的完整物理模型。基于DES算法，利用CFD方法对物理模型数值求解，获得压力场、速度场、温度场和密度场的数值解，实现完整物理场分析；研制一台时均流驱动的高效热声制冷机，在热声板叠上产生不小于150K的可用温差，对时均、交变流场中的压力（波动）、速度（波动）、温度（分布）进行精确测量，通过综合分析发现其中蕴含的规律。最后，通过理论和实验相结合，探明时均流、诱导声场、热声效应之间的耦合作用机理，为实现以自然风等时均流驱动的热声制冷机奠定理论基础。

大振幅热声波的对流换热是传热学领域尚未充分研究的问题。本项目将建立基于大功率脉冲加热技术的热声对流换热实验台，精确测量大振幅热声过程压力、速度及温度等参数和声音信号的变化规律以及热声波的传热效应；开发适用于大振幅热声波流动及传热数值模拟的高阶稳定离散格式和高效算法，对热声波的流动及传热过程进行数值模拟；在实验研究和数值模拟的基础上进行理论分析，建立大振幅热声波对流换热的简化数学模型，查清非线性效应对其流动和传热的影响。本项目的研究将拓展热声对流换热这一新的传热学研究方向，为热声技术的应用奠定理论基础。 2100433B