微型压缩空气储能系统以其无污染、相变损失小等特点在微型电网调峰调频、吸纳可再生能源等方面发挥着重要作用。膨胀机作为压缩空气储能系统的重要组成部分,其效率的高低是系统能量转化效率提高的关键。本文将用于微型压缩空气储能系统的涡旋式膨胀机作为研究对象,以提高膨胀机的炯效率为目标,对涡旋式膨胀机的工作过程进行详细的分析建模,对涡旋盘结构进行优化与实验验证,从而减小其进气阻力。本文首先对涡旋式膨胀机的工作过程原理进行分析,在此基础上,考虑进气腔始端齿头切除角度及进气口尺寸参数,对膨胀机工作过程进行分析建模。搭建了进气腔始端齿头切除角度、进气口尺寸参数与烟效率关系的数学模型;利用MATLAB/Simulink数值分析软件,对涡旋式膨胀机的工作过程进行分析,详细地揭示了膨胀机的工作机理。得到膨胀机(?)效率随进气压力改变的性能曲线。利用MATLAB/Simulink数值分析与FLUENT14.5数值模拟软件,获得在进气口尺寸保持不变的情况下,膨胀机(?)效率随进气腔始端齿头切除角度改变的性能曲线与膨胀机流场分布,以及在进气腔始端齿头切除角度不变的情况下,膨胀机(?)效率随进气口尺寸的变化趋势与流场分布;综合分析与模拟结果,针对具体的进气压力工况,以提高膨胀机(?)效率为目标,设计涡旋盘结构优化方案。在此基础上,加工膨胀机样机,搭建了实验平台对涡旋式膨胀机不同进气口尺寸、不同进气腔始端齿头切除角度下的(?)效率变化趋势进行实验研究。实验结果表明:当进气腔齿头切除角度不变时,膨胀机(?)效率随进气口尺寸的增大而增大·;进气口尺寸保持不变时,不同的进气压力下,涡旋盘的进气腔齿头最优切除角度不同。论文最后针对不同的进气压力下涡旋式膨胀机的优化方案进行实验研究。通过实验证明了本文所提出的优化方案对涡旋式膨胀机(?)效率的提高是有效的,具有一定的现实意义。