随着“碳达峰与碳中和”国家战略的提出,高效清洁用能成为当今社会的发展趋势,涡旋压缩机作为一种高效节能设备,广泛应用于能源化工、航空工业、医疗卫生等领域。由于涡旋压缩机性能状态优劣直接关系到其工作的可靠性,因此对其热力学性能变化进行预测和分析有助于了解其运转状况,能够有效预防运行不良等问题。现有的涡旋压缩机热力学性能预测还局限于传统的理论计算和仿真模拟,但理论计算需要简化模型,且计算量复杂庞大,软件仿真耗时长,且仿真结果不可靠。针对涡旋压缩机热力学性能预测的问题,本文提出一种基于粒子滤波算法的热力学性能预测方法,通过建立压缩介质温度与压力变化的状态方程和观测方程,搭建了标准粒子滤波算法对其进行预测,并将预测结果与理论计算值和仿真结果对比分析。主要研究内容包括以下几点:（1）针对涡旋压缩机在运行过程中受力多变,且涡旋齿构造复杂的情况,对涡旋盘几何参数进行分析计算,推导了动、静涡旋盘型线方程;考虑到涡旋齿头与加工刀具的干涉问题,对涡旋齿始端型线采用双圆弧修正法进行修正,并计算了修正后压缩腔的容积变化规律,最后对作用在涡旋盘上的气体力分析计算。结果显示气体被压缩过程中容积先增加后减小直至完全排除腔体,工作腔容积最大点在吸气结束前12°左右;动涡旋盘所受的三个气体力中幅值最大的为轴向气体力,最大峰值为5187.89 N,径向气体力的变化相对于轴向气体力和切向气体力很小,而且对动涡旋盘的影响不大,可忽略不计。（2）综合考虑泄漏与换热对涡旋压缩机热力学性能的影响,基于热力学定律建立压缩过程数学模型,并理论计算压缩气体的热力性能变化规律。一是建立了压缩腔泄漏模型,并计算其泄漏线与泄漏量随曲轴转角的变化曲线;二是分析了压缩腔换热模型,采用螺旋板式换热器换热方法研究了工作腔内部传热问题,推导了涡旋齿壁与压缩腔内部的换热关系;三是利用欧拉算法对温度、压力以及质量的数学模型进行求解,并采用数据分析软件编写算法程序计算得到了涡旋压缩机工作过程中温度、压力和质量的变化规律。（3）结合本文所提出的基于粒子滤波算法的热力学性能预测方法,参考热力学数学模型建立压缩气体压力与温度变化的状态方程和观测方程,搭建标准的粒子滤波算法,将温度初始值19℃与压力初始值102 k Pa代入预测模型,对气体状态参数进行预测与误差分析。考虑到标准粒子滤波算法存在粒子退化,导致算法精度低的问题,本文同时对原有算法进行优化,并利用改进后的算法对温度进行预测,将不同结果对比分析。结果表明粒子滤波算法对压缩腔内气体的温度和压力变化预测效果良好,改进后的算法增加了稳定性和预测精度,其性能优于传统粒子滤波算法。（4）采用CFD计算方法对涡旋压缩机的气体流域模型进行仿真计算。通过对特定点温度与压力观测,得到相应数据并绘制曲线图,选取对应主轴转角下温度和压力的理论计算值和预测值与仿真结果对比,结果显示仿真结果与理论计算和预测结果吻合精度较高,验证了滤波算法对涡旋压缩机性能预测的合理性和准确性。