立铣刀高速铣削方式加工可显著提高淬硬钢模具的加工效率,但同时也存在切削温度高、刀具磨损快的问题。对刀具与工件的切削接触区域进行充分冷却及润滑是解决此问题的有效方法。对气体风冷高速切削展开刀具磨损研究,涉及两种气体冷却方法—压缩气体冷却法以及涡流管冷却法。实验结果表明,涡流管冷却法相比压缩气体冷却法可降低切削区域温度,有效减轻切屑粘结及粘结磨损现象,最终有效降低立铣刀刀刃的剥落宽度以及刀具磨损程度。

针对CO2跨临界循环的特征,阐述了几种提高循环效率的方法,其中包括采用涡流管或者膨胀机代替膨胀阀,采用两级压缩、中间冷却技术等等.论述了涡流管代替膨胀阀提高系统效率的方法、原理,并介绍了一种适合小型制冷系统的新型气缸活塞式膨胀机.另外,还叙述了CO2跨临界循环系统采用两级压缩、中间冷却时,最佳中间压力的确定原理以及方法.

采用自行设计的涡流管,并以空气作为工作介质,通过实验研究了在保持膨胀比不变的情况下,不同进口压力对涡流管性能的影响.实验结果表明:对于常温涡流管,在较小的膨胀比下,进口压力的改变对涡流管的制冷性能没有显著的影响;随着膨胀比的增加,进口压力的改变对涡流管制冷性能的影响也变得越来越显著.膨胀比为3时,进口压力的增加基本不影响涡流管的制冷性能,而膨胀比为6时,随着进口压力的增加,涡流管的制冷性能显著提高.

采用自行设计的涡流管，并以空气作为工作介质，通过实验研究了在其它条件相同的情况下，不同进口压力对涡流管性能的影响。实验结果表明：对于常温涡流管，在背压保持不变的情况下，随着进口压力的增加。涡流管的制冷温度效应、单位制冷量和制冷系数都显著提高，但是当进口压力增加到一定的值以后，继续提高进口压力，涡流管的制冷温度效应、单位制冷量和制冷系数反而急剧下降。

涡流管内气体能量分离过程的突出表现是温度沿轴向、径向的分布，因而获得管内温度场分布是揭示涡流管内气体能量分离物理机制的首要问题和关键问题。根据管内三维强旋转流场特点，设计涡流管测温方案，利用自制微型热电偶对其内部温度场进行试验测量，获得了不同冷气流率条件下的温度场分布特性。研究表明：所制作的微型热电偶能够满足试验要求，试验结果能够很好地反映涡流管内温度场的分布规律，从而为进一步深入研究涡流管的能量分离机理创造条件。

针对一种小流量涡流管加湿制冷系统进行了实验研究，得出了涡流管制冷系统不同入口压力下无加湿系统和有加湿系统的绝热效率曲线，指出也需要解决的关键技术问题。实验表明，有加湿系统可以大大提高涡流管的绝热效率。

对膨胀机、涡流管、膨胀阀3种节流形式的的制冷系统进行了热力学分析,结果表明,膨胀机或者涡流管的膨胀形式可提高系统的COP,降低系统不可逆损失,是以后提高跨临界二氧化碳系统COP的重要研究方向.

通过实验的方法，分别对以空气、氮气、氩气和二氧化碳等气体为工质的涡流管的能量分离效应进行了研究，得出了涡流管的冷热效应、制冷量、单位制冷量和COP（性能系数，Coefficient of Performance）随冷流率变化的特性曲线．研究表明：涡流管的冷热效应与工质的摩尔质量有着重要的关系，摩尔质量越大，其制冷和制热性能就越好；另外，在一定程度上还受气体本身的焦耳一汤姆逊系数的影响．对于制冷量和COP，除了跟工质的制冷效应和比热容有关外，跟摩尔质量也存在着相应的正比关系．

通过大量试验并结合参考文献资料进行了分析,认为涡流管温度分离模型为压缩气体经喷嘴进入涡流室后分为三种流动情况,外旋流压缩,中间分界面,内旋流膨胀过程。内旋流膨胀是涡流管制冷的原因,而热管的热传递是涡流管主要的能量。

从涡流管结构参数对涡流管性能影响、涡流管热物理参数对涡流管性能影响、涡流管内部流动特性的研究及数值模拟、新型涡流管及双级多级涡流管和气液两相涡流管以及涡流管应用研究等五方面阐述了涡流管的研究现状及进展。