本文首先概述了国内外空气循环制冷技术的研究进展与现状,然后介绍了传统空气循环制冷系统的结构组成,并细致分析了该系统核心部件透平膨胀机的制冷机理。最后根据现代列车对车厢空调系统的技术要求,以及对大气环境的保护,本文采用已有的空气循环制冷技术,对列车空调系统进行整体设计,提出了一种新型空气循环制冷系统,即喷射式空气循环制冷系统,可解决传统空气循环制冷系统中涡轮高速旋转所产生巨大噪声污染的缺点,且与同类产品相比,有着结构简单、造价低廉、容易加工、可靠性好等诸多优点。在对整体设计方案进行热力学分析和计算的基础上,采用空气动力学仿真软件FLUENT对该系统的核心部件喷射器的计算结果进行数值模拟,以达到更好的设计效果。首先采用大型绘图软件CAD构建喷射器的二维简化模型,然后将CAD软件生成的几何模型导入FLUENT前处理软件GAMBIT中进行网格的划分和设定流动计算所需的各种边界条件,最后应用FLUENT软件对喷射器内部温度分布、压强分布以及出口流速、质量流量等参数进行数值模拟验证研究。验证结果表明,该系统设计方案合理,计算方法正确、可靠,测试性能参数满足技术要求。本文所设计的列车新型空气循环制冷系统可以解决列车在运行过程中,由于外界环境的不稳定性而导致列车空调系统制冷工质的泄露,从而引发的臭氧层破坏问题,以及传统空气循环制冷系统自身的噪声污染、加工困难、辅助设备多和价格昂贵等诸多问题,为空气循环制冷技术在列车上的应用提供了一种新的研究思路。