随着人类对节能和环保的重视，对于制冷空调行业来讲，制冷工质的替代、开发高效节能的制冷设备是该领域急需解决的两大问题。在这一背景下自然工质CO2的应用研究重新受到国际社会的重视，其中开发高效的CO2跨临界设备特别是CO2两级压缩机是促进该技术向实用化推进的关键。本论文将通过理论分析、计算机模拟相结合，重点对CO2两级滚动转子压缩机进行研究。 本文从热力学的基本原理出发对二氧化碳不同方式的两级循环和两级压缩机进行了理论分析和性能分析，分析过程中讨论了两级最优高压和最优中间压力的影响因素，选择了CO2较为适合的两级循环方式，并根据其循环特点和压缩机设计的基本方法、经验给出了压缩机的基本尺寸和相关参数。 对两级压缩机的主要运动部件进行了动力学分析，计算了各运动部件随滚动活塞转角变化的受力情况；依据质量守恒和能量守恒定律建立了吸气腔和排气腔的容积控制方程，通过EULER数值方法对容积控制方程离散化，求出了压缩机运动过程CO2压力、热物性参数随转子转角的变化规律；讨论了相对气缸高度和相对偏心距对压缩机设计的影响；为设计和改进压缩机提供了理论依据。 利用弹性力学和有限元方法，以Ansys软件为手段对CO2两级压缩机的运动部件在大压差的工况下工作时的变形和应力场进行了分析，得出了各部件的变形大小和应力场云图，并选择了38CrMoAIA和40CrNiMo作为压缩机加工材料。本文动力学分析的对象为高、低压级的滑板、滚动活塞和偏心轮，计算结果将为压缩机设计尺寸的改进、加工手段以及加工选材提供理论依据。