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近年来,国防及民用领域对30 K以下温区制冷提出了越来越高的迫切需求。斯特林型脉冲管制冷机由于其效率高、体积小、重量轻、可靠性高和寿命长等突出优点,逐渐成为上述领域颇具吸引力的制冷手段。蓄冷器作为脉冲管制冷机的核心部件,隔绝冷热两端并实现稳定的温度梯度,其内部的不可逆损失占脉冲管制冷机中总体损失的主要部分,而且上述损失随着温度降低到30 K以下会呈现出更复杂的特性。鉴于上述背景,为提高制冷效率,本文针对制冷温度30 K以下单级、两级和三级斯特林型脉冲管制冷机的各类蓄冷器进行了深入的理论与实验研究。主要研究内容和结论如下:（1）系统分析了30 K以下温区不同蓄冷器填料的物性以及结构。在物性方面,主要阐述磁性填料在低温下有较大比热容的原因。在结构方面,详细研究丝网以及颗粒结构的简化模型并且给出相应的参数计算公式。详细讨论了频率以及充气压力如何影响工质的粘性穿透深度。（2）建立了一种预测蓄冷器性能的数值模拟方法,并对其有效性进行实验验证。鉴于理想气体状态方程和稳态流的经验公式不再适用于本文所研究的对象,本模型考虑了实际气体效应以及振荡流下的摩擦与换热经验公式。通过理论推导二维Brinkman–Forchheimer多孔介质模型,并结合Fourth-order Runge-Kutta（四阶龙格库塔）方法进行数值求解。通过实验验证,表明本模型方便、快速,同时又不失精度。（3）对30 K以下单级斯特林型脉冲管制冷机高效蓄冷器进行了理论和实验研究。为提高制冷机的性能,模拟并优化了不同目数的混合丝网填充。主要通过模拟制冷量进行比较,并且使用熵产分析进一步分析蓄冷器内部损失。通过单级同轴型脉冲管制冷机进行实验验证,结果表明实验与理论趋势一致,说明制冷机的性能能够通过混合丝网的填充进一步提升。在热端温度为300 K,输入电功为220W时,单级制冷机能够达到26.7 K的无负荷温度,并在30 K获取0.45 W的净制冷量。需要强调的是,该制冷机既没有使用双向进气也没有使用多路调相结构。（4）对20 K以下两级斯特林型脉冲管制冷机高效蓄冷器进行了理论和实验研究。为了20 K以下温区获取有效制冷量,单一的不锈钢丝网作为填料已经不能满足制冷机蓄冷的需求。这时需要使用该温区比热容较高的磁性材料作为填料来代替不锈钢。本文提出一种结合定性分析与定量计算的颗粒粒径设计方法,并模拟及优化不同材料（不锈钢与磁性填料）之间的混合填充。研究热桥的传热机理,并定量优化热桥耦合位置和混合填充位置。实验结果表明:优化后制冷机的无负荷温度从21.02 K降低至17.4 K。当冷端温度为30 K时,制冷量从1.2 W提升至1.72 W。说明通过预冷位置与混合填充位置的优化可以大幅度提高制冷性能。（5）对三级斯特林型脉冲管制冷机中第三级冷指的设计和优化方法进行了系统的理论和实验研究。优化后的第一、二级分别能给第三级提供5.2 W@80 K和1.72 W@30 K的冷量。首先,在有限的预冷量条件下,设计并优化第三级冷指蓄冷器和脉冲管的尺寸。其次,系统研究了第三级冷指的主要零部件以及装配工艺。最后,建立一个第三级冷指的CFD模型,并对其内部机理进行理论分析。理论和实验分别获取7.7 K和8.9 K的无负荷温度,并且实验值与模拟值趋势一致。（6）对工作于10 K以下的高效蓄冷器进行了理论和实验研究,并研制出高效的三级斯特林型脉冲管制冷机。为提高蓄冷器在10 K以下的工作性能,系统研究低温调相以及混合填料两种手段。分别模拟调相机构温度为40 K、50 K和293 K时,蓄冷器内的动态压力、质量流率以及它们的相位关系。混合填充使用的磁性填料为Er3Ni、HoCu2和Er0.6Pr0.4,并通过理论进行优化。结果表明理论与实验的趋势相近。输入电功为370 W,该制冷机能够获取112 mW@10 K,并且取得6.82 K的无负荷温度。