热声热机研究组由罗二仓研究员于上世纪九十年代建立。研究组主要从事热声制冷机、热声热泵、热声发动机以及热声发电机的关键技术研究。以交变流动中的热、功转换机理以及声、电耦合机理研究为基础，研制高效的热-声-电转换机械，为高效能源利用特别是太阳能、生物质能、工业余热及其它低品位热源利用提供一种可靠、环保的新途径。
本研究组主要研究方向包括：非线性热声转换与能量输运过程理论研究，交变流动中流动与传热可视化测量，高效热声发动机驱动室温温区与低温温区制冷机的研究，小型高频热声技术研究，直线电机驱动高效脉冲管制冷机的研究，双作用大功率热声热机的研究、自由活塞斯特林发电机和制冷机研究、干式VM热压缩机驱动脉冲管制冷机研究等。
近五年来，研究组在国家自然科学重大/重点/杰青项目、国家科技部973、863项目以及国防科工委总装部重大项目的支持下，在热声技术领域取得了若干重要创新和突破。罗二仓研究员先后获得中国物理学会胡刚复奖、新世纪百千万人才工程奖、中国制冷学会青年科技奖等奖项，戴巍研究员获中国工程热物理学会吴仲华奖、中国制冷学会青年科技奖等奖项。研究组与深圳市力函科技有限公司的合作获2009年中科院院地合作奖，“热声技术在太阳能及低温制冷领域中的应用”获得2010年度中国国际博览会创新奖，力函科技有限公司获2014年国家高新技术企业认定。研究组在Applied Physics Letter, Journal of Applied Physics, Cryogenics，Energy等国内外著名刊物该方向发表论文150余篇，申请发明专利50余项，国内外邀请报告10次以上。
研究组各研究方向的主要成果如下：
1、交变流动基础研究
基于线性热声理论，开发了用于热声热机设计的计算程序；对于交变流动热机，提出了“交变流动热机介观热力学循环理论”；指出“时均热声效应”的非线性本质，建立了“弱非线性热声理论”,并提出了换热器和回热器交变传热表征新方法。
制冷机中回热器中的介观热力学循环图
2、热声发电系统工作机理的研究
采用高效热声发动机驱动直线电机组成热声发电系统。研究组研制的双作用热声发电系统采用三单元结构获得了4.69kW的电量，热电效率15.6%，发电量为3.46kW时热电效率为18.4%，系统如下图所示。采用四单元结构时最高获得了9kW的发电量，是目前国际上输出电功最高的行波热声发电系统。
双作用热声发电系统
3、热声发动机驱动热声制冷机的研究
采用热声发动机驱动室温或低温温区热声制冷机，可实现整机系统完全无运动部件。采用热声发动机驱动的两级脉冲管制冷系统获得了18.3K制冷温度，是目前国际上有报道的最低温度。此外，研制了国际上首台双行波热声室温热声制冷系统，获得了340W@-20℃的制冷功率，制冷效率也大大高于以往的驻波热声制冷系统。在小型化热声热机方面，研制了300~500Hz热声热机。采用热声发动机驱动室温或低温温区热声制冷机，可实现整机系统完全无运动部件。采用热声发动机驱动的两级脉冲管制冷系统获得了18.3K制冷温度，是目前国际上有报道的热驱动制冷机的最低温度。采用三单元双作用热声发动机驱动的脉管制冷机在130K获得了1.2kW的冷量，整机相对效率为8%，是目前国际上报道的热驱动制冷机的最高效率。此外，研制了国际上首台双行波热声室温热声制冷系统，获得了340W@-20℃的制冷功率，制冷效率也大大高于以往的驻波热声制冷系统。在小型化热声热机方面，研制了300~500Hz热声热机。
行波热声发动机驱动液氢温区脉管制冷机
液化天然气温区1kW级双作用热驱动低温制冷机
300Hz驻波热声发动机驱动高频脉管制冷机
4、直线电机驱动高效脉冲管制冷机的研究
采用自主研制的动磁式直线压缩机驱动液氮温区的单级脉冲管制冷机整机效率达到了22%（直线型），21%（同轴型）和24.2%（同轴型+室温排出器调相），均为国际上报道的最高效率。电驱动大功率脉管制冷机在80K获得了520W的冷量，整机相对效率为18.2%，在120K可获得1.2kW的冷量。高频紧凑式电驱动脉管制冷机总重量仅为4.3kg，工作频率为100Hz，可在80K获得16W的制冷量，整机相对效率为15.5%。在以上研究基础上突破国外技术封锁，成功研制多种高性能低温制冷器实现了成果转移和产业化。
液氮温区500W级电驱动低温制冷机
液氮温区制冷机产品（中科力函）
5、自由活塞斯特林发动机和制冷机研究
研究组在国内率先开展了自由活塞斯特林发动机、制冷机、热泵的研究。自由活塞斯特林发电机可获得5kW以上的电功，单级自由活塞斯特林制冷机在80K温区可获得300W以上的冷量，两级自由活塞斯特林制冷机获得了31.5K的最低温度。
单级和两级自由活塞斯特林低温制冷机
6、干式VM热压缩机驱动脉冲管制冷机研究
成功研制出干式VM热压缩机驱动的脉管制冷机，采用了电驱动斯特林型脉管制冷机作为预冷制冷机。当平均压力为2.5MPa，工作频率为3Hz，热压缩机提供的压比为1.18，能够获得15.1K 的无负荷最低温度。
干式VM热压缩机驱动脉冲管制冷机
