随着国家经济快速增长,对能源的需求也越来越大,资源的回收利用被广泛关注,双螺杆膨胀机作为余热回收装置,其作用不言而喻。然而现有的双螺杆膨胀机均采用三段式的结构设计,该结构使得工作过程中双螺杆膨胀机转子受到单向轴向力的作用,对支撑件的要求较高,容易造成过度磨损,从而造成机体运行出现不良状况,影响整个生产过程。为了最大程度上解决传统双螺杆膨胀机的问题,提出一种可消除膨胀机转子轴向力的平衡式双螺杆膨胀机,其结构上就能平衡单向轴向力,从而解决问题。因此对平衡式双螺杆膨胀机的研究将会促进双螺杆膨胀机的发展,提升工业装备水平。本文基于双螺杆膨胀机理论基础及流体动力学理论对平衡式双螺杆膨胀机进行了机体三维模型的建立、内部流场特性分析以及间隙泄漏对流场特性的影响分析等研究。通过分析典型型线的组成特点,根据型线的设计原则设计出符合本课题要求的XSRM型线,在根据双螺杆膨胀机的性能研究,从而确定双螺杆转子以及平衡式双螺杆膨胀机各个零部件的外形特征以及几何参数。获取相关参数后,利用PROE三维软件对平衡式双螺杆膨胀机的转子及各个零部件进行三维模型的构建。基于现有使用三维软件构建出的工作腔不足之处,提出利用SCORG软件对工作腔进行构建的方法,该方法构建的工作腔模型完全符合本课题的需求;为了探究平衡式双螺杆膨胀机内部流场流体的分布情况,基于构建好的流道模型,以CFX软件为求解器,对平衡式双螺杆膨胀机内部流场的工作过程进行求解计算,得到了内部流场流体压力、速度、密度以及流体温度分布情况。为了更深入了解平衡式双螺杆膨胀机内部流场动态特性,通过分析间隙类型,确定以齿间间隙、齿顶间隙以及端面间隙三种主要间隙的间隙值为变量,设计了7种实验组合,分别根据实验组合创建7种不同间隙的流道模型,在以CFX软件分别对7种流道模型进行求解计算,通过对比分析得出各个间隙对平衡式双螺杆膨胀机内部流场的影响情况。通过分析可知,三种类型的间隙中,齿间间隙造成的泄漏对平衡式双螺杆膨胀机的影响最大,而其造成的泄漏通道中又以接触线泄漏为主;与此同时也可以发现各间隙之间也互相影响,齿顶间隙的间隙值增加,造成齿间间隙处泄漏的降低。这些研究对平衡式双螺杆膨胀机结构优化等研究有重大的意义,为工程实践提供依据。