建立了一种涡旋膨胀机的三维模型,利用PumpLinx流体计算软件,模拟和分析了不同径向间隙对涡旋膨胀机性能和涡盘受力情况的影响.结果表明,径向间隙增加0.15mm时,涡旋膨胀机的输出功和扭矩的平均值分别减小4.48%和3.35%,涡盘所受的压力则会增长3.79%;径向间隙每增长0.05mm,涡旋膨胀机入口平均质量流量增长19.57%;径向间隙从0.042mm增长到0.192mm,涡盘所受径向气体力大小从100N减小到0N再增加到100N,其方向发生改变,并在主轴转角为225°附近出现最大值,而切向气体力大小变化则相对不明显,但波动加剧.

搭建了以R123为工质，设计输出功率为3kW的有机朗肯循环涡旋膨胀机试验系统，对涡旋膨胀机在不同工况下的性能进行了试验研究。试验得到涡旋膨胀机的最大输出功率为2．425kW，最高等熵效率为55％。变负载研究中涡旋膨胀机的转速变化范围为1550～2165r/min。试验工况范围内，涡旋膨胀机输出功率、总机械效率随负载的增加而增加，转速随负载数量的增加而降低。

通过 ORC 试验台开展热态试验，获取系统稳定运行时，膨胀机旁通阀和开启阀切换后蒸发器出口压力及温度的变化以及系统其他部件性能参数变化规律。试验结果表明：膨胀机旁通阀和开启阀切换时，系统总的阻力特性会发生变化，继而隔膜泵的出口压力随系统阻力特性发生变化，从而导致 ORC 各部件都出现对应的性能参数变化。通过阻力变化特性和设备响应规律的研究，为膨胀机和减压阀匹配设计以及膨胀机故障诊断提供了相关的指导。

搭建了以压缩空气为工质的涡旋膨胀机性能测试平台,研究了涡旋膨胀机润滑油量和进出口工质参数对其输出性能的影响。结果表明：油气比在0.4%~10.0%范围内涡旋膨胀机输出功率和效率稳定不变;涡旋膨胀机输出功率随进出口压比的增大而增大,等熵效率受欠膨胀损失影响随进出口压比的增大而降低;涡旋膨胀机输出功率、等熵效率和容积效率均随转速的增大而增大,机械效率随转速的增大而降低,膨胀机运行效率在转速为2600r/min时达到最大值58.9%。