螺杆真空泵广泛应用在航天、半导体、石油、化工等各个领域,以其抽速范围宽、振动噪音低、结构简单紧凑、抽气腔元件无摩擦、寿命长、能耗低、无油污染等众多优点,在各种真空泵中脱颖而出。螺杆式真空泵内气体的热力过程直接反映着抽气过程的机理,影响着泵的抽气效率和排气温度,在根本上决定着泵的性能,并且对螺杆真空泵的结构设计、加工制造和性能分析等都具有重要指导意义。所以本文主要对螺杆真空泵的热力过程进行研究。首先,本文对螺杆真空泵抽气过程机理进行了深度分析,建立了螺杆真空泵内气体返流泄漏模型,并基于该模型,构建了抽气过程泵内气体热力过程解析计算模型。螺杆真空泵为干式真空泵,在工作过程中,螺杆与螺杆之间、螺杆与泵腔之间的返流泄漏是对螺杆真空泵极限真空、抽气效率等性能指标影响最大的因素之一,建立正确的泵内气体级间返流泄漏量计算模型,是精确描述泵内气体热力过程的基本前提。本文基于对螺杆真空泵内返流泄漏现象的深度分析和实验经验,突破以转子结构参数表征返流泄漏量的模式,尝试直接给出气体级间返流泄漏量在泵内的沿程分布（同时也是随输运时间变化）规律,根据螺杆真空泵抽气过程各阶段差异化特征,将抽气过程分解为吸气过程、压缩过程、输运a过程、输运b过程、反冲过程和排气过程,建立了更加准确的针对螺杆真空泵的返流泄漏模型,并对所建立的返流泄漏模型进行了吸气阶段的自洽性条件和输送阶段的自洽性条件的验证。基于所建立的返流泄漏模型,本文深度分析了气体在抽气腔中从入口到出口的变化情况,建立了通用的螺杆真空泵内气体热力过程微分形式的解析计算模型,进而推导出不同（等螺距式,一段式、突变二段式和三段式变螺距）结构泵内气体解析形式的热力过程模型,用MATLAB编程了这几种形式泵内气体热力过程,得到了不同形式泵内气体热力参数变化的规律,比较了这几种螺杆形式各自的优缺点,结论为三段式结构相比其他结构具有排气功耗更低等优点,是这几种形式中比较理想的结构形式。其次,采用一种新颖的计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）模拟方法,创建了半月形活塞抽气腔几何模型,对泵内气体热力过程进行了 CFD模拟计算。在总结了市场上各种成熟CFD模拟软件的不同方法的基础上,对比其各自的优缺点,验证了几种理论上可行、计算速度快的方法对螺杆真空泵进行模拟的可行性,证明了浸入实体法等方法并不适合螺杆真空泵的模拟,为后人模拟螺杆真空泵提供了可借鉴经验。本文尝试一种模拟螺杆真空泵热力过程的新方法,以抽气过程的一个半月形工作腔为几何模型研究对象,将这个工作腔的壁面加上与实际工作过程中相同的旋转速度和移动速度;同时将工作腔的圆周面定义为与实际过程相同的泄漏通道,在模拟过程中给泄漏通道赋予文中建立起的返流泄漏流量,从而避免了因螺杆转子间隙过小无法准确模拟的难题;并以活塞压缩方式表征不同种变螺距转子的结构特征。模拟结果得出了腔室内气体的热力参数随时间的变化关系。并得出腔内气体的流动规律。然后,鉴于现阶段还缺少公开发表的关于螺杆真空泵内返流泄漏流量和热力过程的实验测试,本文专门组建了螺杆真空泵实验测试平台;为了测量螺杆真空泵抽气过程中泵腔内的沿程气体压力分布,专门选择一台采用三段式螺杆转子的测试样泵,在其泵壁两侧上分别开设了5个孔,分别连接压力传感器和温度传感器;建立的实验测试平台可对螺杆真空泵进行沿程压力和温度测试,也能测试泵的抽速曲线。本文实验测定了泵内气体的沿程压力分布,间接地验证了本文建立的返流泄漏模型和热力理论模型。最后,本文对理论解析模型的计算结果和CFD模拟计算结果与实验测试结果进行了对比分析。并分别比较了分析有泄漏模型与零泄漏模型结果的差异,不同泄漏量模型结果的差异等。得到大量螺杆真空泵抽气过程的一般规律。