随着臭氧层的破坏,全球气候变暖等环境问题的出现,传统制冷剂的使用受到了限制,寻找合适的替代制冷剂已成为全球急需解决的难题。广泛存在于自然界,无毒无污染,安全性高的水,是一种理想的环保型替代制冷剂,但与常用的制冷循环相比,水作制冷剂的制冷循环具有排气温度高,压比大,体积流量大等缺点,对压缩机提出了更高的要求。本文将波转子代替两级压缩制冷循环的末级压缩和冷凝器,用于水蒸气压缩式制冷,建立波转子制冷循环的系统图,分析其工作原理,并对系统的关键装置三端口波转子进行了详细的研究,分析了三端口波转子内激波和膨胀波的形成以及运动特性,以激波前后气流的参数变化为理论基础建立波转子制冷循环的热力学模型。为了更好的优化波转子制冷循环的性能,建立了三端口波转子的理想波图,利用气体动力学理论的一维非定常分析方法对波转子的尺寸进行了设计,并利用FLUENT软件对其进行数值模拟。对波转子制冷循环和两级压缩制冷循环进行热力计算,并与单级压缩制冷循环进行性能的对比分析,研究波转子压比、蒸发温度对循环的制冷系数、压缩机的排气温度以及系统功耗的影响。对FLUENT软件数值模拟的结果进行内部流场的分析,得到了三端口波转子通道内流体压力和温度的分布规律。波转子制冷循环的性能分析结果表明:空调工况下,与单级压缩制冷循环相比,波转子制冷循环的压缩机压比可降低55.56%,压缩机排气温度可降低42.51%,制冷系数随波转子压比的增加呈现先增加后减少的趋势,在波转子压比为2.25时制冷系数ε提升8.67%,达到4.95;与两级压缩制冷循环相比,波转子制冷循环的制冷系数随蒸发温度的升高而增大,当蒸发温度大于4℃时,波转子制冷循环的制冷系数大于两级压缩制冷循环,波转子制冷循环适用于蒸发温度较大的工况。