早在1816年，laplace （pierre-simon, marquis de laplace, french, 1749 – 1827）糾正newton (sir isaac newton, english, 1643 –1727 ) 早期聲音在空氣中速度的計(jì)算時(shí)，熱和聲的相互作用已經(jīng)引起了聲學(xué)家的興趣。newton假定聲波在氣體中的膨脹和壓縮不會(huì)影響氣體的溫度。laplace則認(rèn)為實(shí)際上氣體的溫度會(huì)發(fā)生細(xì)微的變化，他還導(dǎo)出空氣中的正確聲速，比newton的估計(jì)值快18％。
19世紀(jì)的玻璃工在吹制他們的手工藝品時(shí)，有時(shí)會(huì)聽(tīng)到這些手工藝品自發(fā)地發(fā)出聲音。實(shí)際上，當(dāng)他們?cè)谝粋€(gè)玻璃容器的一端加熱時(shí)，不經(jīng)意間就把它轉(zhuǎn)變成了一臺(tái)熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)。這種現(xiàn)象最早在1850年被是記載在科學(xué)文獻(xiàn)中，那時(shí)熱和聲之間的關(guān)系已被比較好地認(rèn)識(shí)到了。這種現(xiàn)象要通過(guò)熱和聲的相互作用進(jìn)行解釋。
玻璃工手中的熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)
rijke管、sondhauss管和taconis振蕩是最早實(shí)驗(yàn)研究熱聲振蕩的例子。
熱聲效應(yīng)
聲波在空氣中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓力及位移的波動(dòng)，聲波的傳播也會(huì)引起溫度的波動(dòng)。當(dāng)聲波所引起的壓力、位移及溫度的波動(dòng)與一固體邊界相作用時(shí)，就會(huì)發(fā)生明顯的聲波能量與熱能的轉(zhuǎn)換。
根據(jù)能量轉(zhuǎn)換觀點(diǎn)可將熱聲效應(yīng)分為兩類：一是用熱來(lái)產(chǎn)生聲，即熱驅(qū)動(dòng)的聲振蕩；二是用聲來(lái)產(chǎn)生熱流，即聲驅(qū)動(dòng)的熱量傳輸。其相應(yīng)的機(jī)械裝置分別為熱聲壓縮機(jī)和熱聲制冷機(jī)。熱聲壓縮機(jī)和熱聲制冷機(jī)在原理上是一致的，只是由于某些參數(shù)不同而導(dǎo)致了運(yùn)行結(jié)果的迥異。
在一般情況下，為了在細(xì)長(zhǎng)管子上產(chǎn)生很大的溫度梯度，可對(duì)其封閉端進(jìn)行加熱，管內(nèi)氣體受熱后膨脹產(chǎn)生壓縮力導(dǎo)致氣流運(yùn)動(dòng)；波動(dòng)的氣流靠近管壁處的氣團(tuán)不斷地與管壁接觸換熱。由于氣流的急速運(yùn)動(dòng)以及傳熱邊界層粘滯性的存在，氣團(tuán)與管壁的換熱不可能完全，管壁附近的氣體溫度與傳熱邊界層以遠(yuǎn)的同平面（徑向）氣體的溫度分布不同，即導(dǎo)致傳熱滯后現(xiàn)象，存在壓力波與溫度波之間的相位差，激發(fā)了氣體的振蕩?？梢?jiàn)，氣流運(yùn)動(dòng)與傳熱之間的相位差是產(chǎn)生熱聲振蕩的必要條件。
若要獲得頗具強(qiáng)度的熱聲振蕩，不能只采用一根大管子就可實(shí)現(xiàn)。因?yàn)楣軆?nèi)的傳熱受傳熱邊界層的控制，只有那些接近管壁的氣團(tuán)才參與換熱；采用由許多小管子組成熱聲發(fā)生器有可能有效。但實(shí)際上應(yīng)采用眾多狹道，會(huì)比管子更奏效，因?yàn)楠M道的比表面積更大。
熱聲制冷機(jī)原理
小型熱聲制冷機(jī)
現(xiàn)代熱聲學(xué)實(shí)驗(yàn)方面最重要的發(fā)展之一是美國(guó)新墨西哥大學(xué)的carter教授和他的研究生k. t.feldman在1962年對(duì)sondhauss管進(jìn)行的改進(jìn)。他們?cè)趕ondhauss管中采用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)來(lái)提高它的效率，大大加強(qiáng)了管內(nèi)的熱聲效應(yīng)。1988年，美國(guó)los alamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的g. w. swift和j. t. wheatley研制了第一臺(tái)熱聲制冷機(jī)，并進(jìn)一步發(fā)展rott的熱聲理論。
由于熱聲機(jī)械沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)空間技術(shù)等具有開(kāi)發(fā)潛力和應(yīng)用前景。另一方面，熱聲機(jī)械可采用熱能（燃?xì)?、太?yáng)能等）驅(qū)動(dòng)，它的應(yīng)用將為合理利用低品位能源、提高系統(tǒng)的熱力學(xué)效率開(kāi)辟新的途徑。
熱聲天然氣液化器