氢能作为一种可再生清洁能源,在新能源交通、分布式供能、固定式发电、军事应用等领域具有广泛的应用,燃料电池作为氢能应用的关键技术在全球范围内备受重视。凸轮式气体循环泵作为燃料电池的核心部件不但要满足其高效率、高密封等性能指标,而且具有轻量化、体积小、功耗低等特殊要求。转子作为凸轮式气体循环泵的核心部件,对泵的整个运行过程都起着至关重要的作用,合理的转子型线设计及加工工艺是提高泵运行效率的关键,同时还可以有效的抑制泵运行产生的振动及噪声,从而提高泵在实际工作中的可靠性及耐久性。基于此,本文分别推导了内外摆线型、内外圆弧型、圆弧-渐开线-圆弧型转子型线,对不同型线下凸轮式气体循环泵转子腔内部流动规律进行了研究;并以不同径距比的3叶圆弧-渐开线型转子为研究对象,探究在不同转子参数下凸轮式气体循环泵性能的变化规律。同时为降低气体循环泵固有的排气脉动,本文改变传统的恒定泵腔结构,在转子腔高压侧设计一种渐扩泵腔结构,通过数值模拟揭示渐扩段对气体循环泵排气脉动的影响,为研制低噪音气体循环泵提供一定的理论基础。本文主要内容及结论如下:（1）圆弧型转子具有最高的容积利用系数,但容积效率最低,且运行时脉动最大,运行不稳定,渐开线与摆线型转子容积效率较高,在70%左右;随着叶数增多,不同型线转子整体出口平均压力变大,对压力脉动抑制作用较为明显,且摆线型转子对介质增压效果明显。直叶转子主要受x、y方向的力,无轴向力的作用,转子型线会影响受力的大小与振幅强度的大小,但影响不明显;摆线与渐开线型转子转子腔内部漩涡较少,流动较为稳定,圆弧型转子内部漩涡较为严重,内泄漏严重。（2）转子径距比对气体循环泵性能影响较为明显,随着转子径距比由1.34增大到1.45,泵出口平均流量与瞬时流量脉动呈上升趋势,且在1.38-1.40时变化较为明显,平均流量增大了0.001833m~3/s（15.8%）;转子径距比对气体循环泵出口压力脉动具有一定的抑制效果,径距比在1.40时,出口压力次级脉动减小。转子径距比在1.38-1.40时,转子受力较好,对转子径向激励力分量Fx的抑制较为明显,对转子径向激励力分量Fy的影响不显著;随径距比变化,转子腔内涡量分布变化较为明显,转子径距比在1.40时,转子腔内涡量分布较小,有效抑制了气体回流。（3）不同泵腔结构在与进口处相邻的转子啮合区域均存在较大的能量耗散,在rmax=0.08时,强湍动能达到最小,且出口无能量耗散;随着泵腔间隙rmax的增大,出口压力脉动整体呈先下降后上升趋势,在rmax=0.08时出口压力脉动达到最小值,峰值为243072pa,曲线较为平稳。（4）渐扩泵腔结构可以有效的降低出口流量脉动,但抑制效果不明显,随着泵腔间隙rmax由0增至0.16mm,出口瞬时流量幅值下降4.72%。气体循环泵工作时转子所受扭矩极大值主要分布在70°到110°之间,随着泵腔间隙rmax逐渐增大,转子扭矩呈现先减小后增大趋势,在rmax=0.08时达到最小;渐扩泵腔结构对气体循环泵转子腔内声场影响较为显著,随着泵腔间隙rmax逐渐增大,内声场声压级呈现先减小后增大的趋势。