随着不可再生能源短缺和环境污染状况日趋严峻,利用地热能以及工业中低温余热发电愈来愈受到各国政府的青睐。在地热发电和中低温余热发电系统中使用双螺杆膨胀动力机代替汽轮机具有很大的优势。本文将从几何模型和热力学模型两方面开展对湿蒸汽螺杆膨胀机膨胀做功过程的特性研究,并且分析不同的运行参数对整体性能的影响。首先,本文建立了双螺杆膨胀机阴、阳螺杆、机壳以及进、排气孔口的三维几何模型。然后提出了双螺杆膨胀机几何参数如进气孔口面积、基元容积和四条主要泄漏通道面积随阳转子转角的变化的的新的计算求解方法。并且利用该求解方法来测量计算SEPG500机型几何参数随阳转子转角的变化曲线。其次,以变质量系统的质量和能量守恒方程为基础,建立了湿蒸汽螺杆膨胀机工作过程的热力学模型。湿蒸汽在膨胀机中通过接触线、齿顶与机壳内壁和泄漏三角形的泄漏当作汽液两相层流流动处理。湿蒸汽进气过程则采用通过孔板的两相流动公式来描述。湿蒸汽膨胀过程中水的蒸发当作闪蒸来处理,湿蒸汽的状态参数则利用湿蒸汽维里状态方程来求解。利用该模型,可以得到阳转子转角每一度时对应的基元容积中湿蒸汽的温度、压力、干度、质量、泄漏质量等,还可以求解螺杆膨胀机的等熵效率、输出功以及功率。通过与螺杆膨胀机实际运行中的宏观性能参数比较证明该模型可以准确的描述其宏观热力学性能。最后,利用建立的热力学模型研究进气压力、干度和转速对湿蒸汽螺杆膨胀机的性能影响。结果发现进气节流和压降损失以及泄漏损失对膨胀机效率影响很大。阴、阳转子间的接触线以及齿顶和机壳内壁是主要泄漏通道,进气过程和膨胀初期泄漏最为严重。进气压力的增大以及进气干度和转速的减小会使泄漏损失增长。螺杆膨胀机节流损失随着转速和进气压力的增大而增长。输出功率随着进气压力和转速增加而增加,但是在压力较高时增加趋势减缓;输出功率随着进气干度的增加而减小,但是在进气干度较高时进气干度的变化对功率影响不大。螺杆膨胀机的等熵效率随着转速的增长而下降,随着进气干度的增长而增长。而不同的进气压力对应的等熵效率变化曲线存在着一个峰值。本文的科研成果将为湿蒸汽双螺杆膨胀机的进一步优化设计提供技术支持,对推动我国的地热能以及中低温余热发电的发展与创新具有重要的理论价值和实际意义。