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随着经济、工业的发展和人类生活水平的提高，全球车辆的数量越来越大，汽车排出的尾气对城市环境的污染已经成为不可忽视的问题；同时一次能源如石油、天然气等能源储量有限，难以作为永久性能源。在这样严峻的形势下，人们迫切需要开发再生资源，寻找不依赖不可再生资源，无污染的新能源来为车辆提供未来的驱动动力源。燃料电池由于具有能量转换效率高、对环境几乎无污染等优点而有可能实现可持续发展，成为主要动力来源之一。空气压缩机是车用燃料电池系统中的重要部件之一，它主要为燃料电池反应堆提供高压氧气。作为燃料电池系统的一部分，空气压缩机的工作特性对车载燃料电池发动机具有显著影响，这就要求空气压缩机需具备体积小、重量轻、能耗低等特点。本文根据课题要求设计研发出一种适用于车载燃料电池的高速无油双螺杆空气压缩机，并建立了压缩机工作过程的数学模型，在此基础上对压缩机的工作过程和性能进行了模拟仿真。最后，通过实验验证了数学模型的准确性和压缩机的工作性能。论文主要研究内容如下：第一章论述了课题研究的意义和来源，阐述了燃料电池电动汽车的发展概况以及空气压缩机在燃料电池反应堆中的作用，并对国内外车载燃料电池空气压缩机的研究现状和发展趋势进行了综述。第二章阐述了双螺杆压缩机基本结构和工作原理，以及压缩机的分类及应用，然后指出了双螺杆压缩机工作特点及研究发展方向。最后提出了本文主要研究目标和研究内容。第三章根据课题要求设计一种新型线，根据压缩机流量公式计算出双螺杆压缩机转子的参数以及斜齿轮、轴承、壳体和其它零部件结构参数，在此基础上对双螺杆转子进行了机械仿真分析。然后，根据压力要求和啮合原理，设计计算出吸排气孔口的大小和位置。第四章为了深入研究无油双螺杆压缩机的微观工作过程，以质量守恒定律和热力学第一定律为基础，建立了双螺杆工作过程的数学模型。该模型以一个齿间容积为研究对象，全面的考虑各泄漏通道损失、水气混合物的热交换。在此基础上对压缩机的工作过程和工作性能进行了仿真分析。第五章在第四章数学模型的基础上，对压缩机的工作过程和工作特性进行了实验验证。第六章对全文进行总结并对后续工作给出展望。