随着我国能源危机和环境问题的日益严峻，可再生能源和各种节能技术的研究与应用受到广泛地关注。在各种节能技术中，工业余能的回收利用是重要的技术领域。其中，有机朗肯循环的低温工业余热回收发电技术得到了高度重视和广泛研究。单螺杆膨胀机作为一种新型的容积式膨胀机，有望在有机朗肯循环的低温热能发电系统获得应用，为节能环保贡献力量。然而，在单螺杆膨胀机实际的工作过程中，存在多种不可逆损失，其中，气体泄漏损失对机器的性能影响非常大。目前，虽然已经开展了单螺杆膨胀机的相关研究，但都不能直接反映泄漏对膨胀机性能的影响。因此，本文从单螺杆膨胀机的几何结构出发，建立单螺杆膨胀机内泄漏通道的数学模型，分析单螺杆膨胀机内泄漏机理，研究单螺杆膨胀机内泄漏的变化规律，对提高单螺杆膨胀机的性能有重要意义，并为单螺杆膨胀机的结构优化提供基础指导。　　主要研究内容如下:　　基于单螺杆膨胀机的工作原理和基本结构，计算单螺杆膨胀机的泄漏通道的几何结构参数，并讨论进气孔口、螺杆直径和星轮直径等因素对泄漏通道长度的影响。在进气过程中，在进气孔口完全加入时，泄漏线L9达到最大值;在膨胀过程中，泄漏线的关系依次为L8＞L7＞L1+L2+L4＞L9＞L6＞L3+L5。　　分析单螺杆膨胀机内泄漏机理，指出单螺杆膨胀机内复杂的多通道多螺槽之间耦合的泄漏问题，根据泄漏通道的结构特征，建立各个泄漏通道的流动模型及单螺杆膨胀机热力学工作过程和泄漏过程的之间相互耦合的数学模型。提出分离求解的方法，并通过MATLAB仿真计算软件求解这一耦合问题。　　分析转速、间隙高度、进气压力、内容积比、螺杆直径、星轮直径等因素对单螺杆膨胀机容积效率的影响，为单螺杆膨胀机的结构优化设计提供理论指导。模拟计算结果表明，在条件允许的情况下，增加转速、螺杆直径，减小配合间隙高度和进气压力，都可提高容积效率，但当转速高于3500rpm时，或配合间隙高度低于60μm时，容积效率增加幅度不大。减小啮合间隙高度和增大星轮直径对容积效率的影响非常小。容积效率随着内容积比的变化存在最优值。　　最后，对内容积比分别为2.95和4.02的单螺杆膨胀机在不同转速下容积效率的模拟结果和实验结果进行了对比。该模型在转速为3000rpm，绝对误差最小约为2.14％，对小内容积比的单螺杆膨胀机具有非常好的适用性。