双螺杆膨胀机是一种具有独特特色的新型装置。在我国,它的出现能够大大节约能源、大量减少维修时间以及在使用过程中能够代替进口设备,实现能源的再利用,提高经济效益。同时,它的使用还降低了工作过程中的噪声污染,在世界范围内,开发并使用双螺杆膨胀机取代各类传统膨胀机已成为科技发展的一种发展趋势,这为利用螺杆膨胀机进行余热回收发电提供了广阔空间。因此,对现有的双螺杆膨胀机进行优化改进,并研究和开发高性能的工业用双螺杆膨胀机有着一定的理论意义和重要的实用价值。鉴于此,本文从以下几个方面对双螺杆膨胀机进行分析和研究。(1)双螺杆膨胀机的驱动试验以及型线改进以压缩空气为介质,设计并搭建了双螺杆膨胀机动力性能测试的平台,完成了对双螺杆膨胀机的基本动力性能测试试验,得到双螺杆膨胀机的相关性能参数;通过对实验结果的分析,基于一些典型型线的特点对单边不对称摆线-销齿圆弧式型线做出了改进,保留原型线的一些特点,同时在齿曲线类型中引入了NURBS曲线,提高了转子型线的可调性及适应性,并且推导出了改进后型线的方程通式,最后分析了改进后型线的相关性能参数,得到一种新的转子型线。基于MATLAB设计出用于快速绘制型线的用户界面程序,为今后快速改进型线绘制提供有效的方法。(2)双螺杆膨胀机流场及力学分析借助ANSYS中的CFX对双螺杆膨胀机进行流场分析,得到膨胀机的速度场、温度场的分布情况。将流场分析结果直接导入到双螺杆膨胀机力学性能分析过程中,施加变载荷力,通过仿真分析,得到运动组件轴向、径向以及综合形变图和最大形变节点曲线图,为选取合理的运动组件之间以及阴阳转子齿顶圆与机壳之间的间隙提供有用的参考价值。(3)双螺杆膨胀机整机的模态及谐响应分析建立双螺杆膨胀机的数学模型,对双螺杆膨胀机整机进行自由模态分析,得到其在自由模态下的各阶固有频率以及对应的主振型;其次设置约束模态,得到其在约束模态下的各阶固有频率以及对应的主振型,将自由状态和约束状态下的模态分析结果比较,当外部激振频率避开转子的固有频率时,转子就能稳定可靠的运行。然后对膨胀机整机作谐响应分析,研究其在某一特定频率的简谐载荷作用下的持续动力特性,分析膨胀机运动组件的径向变形和角位移情况,通过模态分析和谐响应分析为阴阳转子的设计与优化提供了参考。