Ces dernières années, les recherches dans le domaine de la thermoacoustique se sont orientées dans deux directions distinctes, le phénomène d'amplification thermique d'une onde acoustique, et le refroidissement au moyen de tubes à gaz pulsé actionnés par divers systèmes mécaniques. Supprimer toute partie mécanique mobile en actionnant un refroidisseur thermoacoustique par un moteur thermoacoustique reste bien attrayant. Le choix technologique réside ensuite dans l'utilisation d'ondes progressives ou stationnaires. Beaucoup de travaux ont été menés visant à amener les systèmes thermoacoustiques au même niveau d'efficacité que des convertisseurs d'énergie plus conventionnels. Cet article présente les différents modèles de modélisations théoriques qui découlent de ces études, ainsi que quelques réalisations.

Le dimensionnement d'une machine thermoacoustique ne se fait pas de façon simple et systématique. En réalité, le « design » d'un dispositif est effectué plus ou moins par tâtonnements successifs, soit par analogie avec des réseaux électriques, soit en appliquant les règles de similitude avec une machine existante et de fonctionnement connu, soit en définissant a priori une structure acoustique et en optimisant certaines parties en fonction des résultats obtenus grâce à des modèles plus ou moins sophistiqués.

Discipline assez récente au carrefour de la thermodynamique, de la thermique et de l’acoustique, la thermoacoustique permet d’étudier les interactions complexes entre un fluide en écoulement oscillant et une paroi solide présentant une répartition de température. Une caractéristique des systèmes thermoacoustiques réside dans le fait qu'ils ne nécessitent très peu d’éléments en mouvement. Pour cette raison, ils présentent un intérêt indéniable sur des convertisseurs classiques. Ainsi, cet effet est utilisé dans de nouvelles générations de convertisseurs d'énergie, pour le refroidissement avec pompage de la chaleur d'une source froide vers un puits chaud, ou en moteur avec conversion de la chaleur en énergie mécanique sous forme d'énergie acoustique.

Selon les niveaux thermiques de leurs sources et puits de chaleur, les machines thermodynamiques sont divisées en deux catégories. Les moteurs thermiques produisent de l'énergie mécanique à partir d'énergie thermique et les générateurs thermiques (ou pompes à chaleur) reçoivent de l’énergie mécanique, pour fournir en retour de l'énergie thermique. Le type d’ondes de pression qui rentre en ligne de compte, stationnaires ou progressives, donne naissance à l’une ou l’autre de ces deux machines. En guise d’introduction, cet article débute par la présentation du fonctionnement et la modélisation des moteurs thermoacoustiques de Stirling à entraînement mécanique, machines frigorifiques largement employés en cogénération d’électricité et de chaleur.