涡轮冷却器是实现接近等熵膨胀过程的一种旋转机械,不仅广泛应用于极低温氢、氨的液化制冷等化学领域,而且在航空航天飞行器、坦克和潜艇的环控系统中得到更为广泛的应用。其中动力涡轮驱动的空气动压悬浮涡轮冷却器因其高效、节能等优点,在化学和航天等制冷领域具有良好的应用场景。由于涡轮冷却器三个核心部件的匹配和高效率叶轮的设计等问题的复杂性,使得空气动压悬浮涡轮冷却器尚未实现国产化,本文针对于这些重点问题展开了研究。（1）基于动力涡轮驱动的涡轮冷却器的工作原理、数学模型和已知的初始条件,构建离心压气机端、动力涡轮端和制冷涡轮端的匹配流程体系,通过python软件计算得到三个核心部件的转速、流量和进出口参数。（2）采用先进的准三维气动设计方法对三个核心部件进行设计,并通过CFturbo设计它们的三维造型,采用UG完善三维模型并提取叶片参数,为流动仿真做准备。并对动压箔片轴承完成初步的选型设计,初步计算选取的动压箔片轴承具有足够的承载力。（3）通过NUMECA软件完成离心压气机和制冷涡轮的网格处理,得到它们的单叶片周期网格,借助FINE/TURBO模块完成气动仿真,结果表明离心压气机和制冷涡轮的效率在80%以上,达到高效的设计要求,最后通过CFview模块对仿真结果进行分析。（4）为使动力涡轮获得更高的效率,通过改变喷嘴数目和喷嘴开度角,研究对涡轮性能的影响,选取最优的方案,并通过云图对动力涡轮端进行分析。（5）搭建实验测量平台,对涡轮冷却器进行启停实验,在58000rpm的转速下,测量三个核心部件进出口的参数,将测得的数据与仿真数据对比分析。