随着传统化石能源的短缺以及环境污染问题的加重,清洁与可再生能源以及余热资源的回收利用逐渐成为当前能源领域的一个重点研究方向。有机工质朗肯循环(ORC)是低品位热能利用的一种有效途径,如何为ORC系统选取合适的动力设备在近年来成为了该领域的一个研究热点。盘式透平作为一种非常规的透平形式,具有成本低廉、易于小型化等优势,特别适用于小规模ORC系统。但是运行转矩低、效率低的缺陷制约了盘式透平的商业应用。本文在传统盘式透平的结构基础上增加叶片,设计了新型的盘式透平结构,并对改进后的带叶片盘式透平建立了三维数学模型。所建立的带叶片盘式透平数学模型可以计算出透平相邻盘片间的狭缝通道内部的流体速度、压力分布状况,并可以计算透平运行转矩、输出功率以及透平效率。论文还利用CFD软件‘Fluent17.0’对带叶片盘式透平的单个狭缝通道的内部流动进行了数值模拟计算,并利用数值模拟结果验证了本文建立的数学模型的可行性。在此基础上,利用本文建立的数学模型对带叶片盘式透平与传统无叶盘式透平的性能进行了对比分析。计算结果表明,以空气为工质的盘式透平在增加叶片后转矩提升近一倍,透平效率由20%提升至55.31%。论文最后建立了使用带叶片盘式透平为原动机的小规模太阳能热发电ORC发电系统仿真分析模型,研究了不同工质和运行参数对ORC发电系统性能的影响。研究结果表明,系统循环热效率与有机工质的蒸发温度成正比。其中,当使用R123为工质时,系统的循环热效率可达16.98%。论文的研究表明,带叶片盘式透平具有结构紧凑、成本低廉、效率相对较高等优点,是适用于小规模低温热源ORC发电系统的动力设备之一。