气波分压器是一种新型压力交换设备,其功能是通过输入一股中压流体而后输出一股高压流体与一股低压流体,它具有结构简单,体积小,可带液运行以及操作维护方便等优点,在制冷和天然气的开采与输送等领域具有广阔的应用前景。波转子是气波分压器的核心部件,本文借助理论分析、数值模拟以及实验研究相结合的办法对气波分压过程中波转子内部流动过程进行深入分析,而后对各操作参数和结构参数对气波分压装置的性能影响规律进行研究,并在此基础上进行了大膨胀比下气波分压器的性能优化方法研究。本论文的研究内容与主要结论如下:（1）利用气体动力学相关理论对压力波的形成和反射特性进行分析,介绍气波分压器的工作原理并据此构建气波分压过程的理想波图,介绍气波分压器的结构特点。（2）建立气波分压器数值计算模型,对其内部流动过程进行进一步分析,而后研究了压缩比、膨胀比以及转速对气波分压器性能的影响规律,研究发现,气波分压器的性能随压缩比、膨胀比以及转速的变化而呈现不同的变化趋势,且在指定转速下,气波分压器的各结构参数和操作参数存在一最佳匹配关系。（3）搭建气波分压实验平台,研究不同操作参数和结构参数对气波分压器的性能影响规律。实验结果表明,在本次设计参数范围内,在膨胀比一定时,中、低压端口间制冷温降和高压出气流量占比随着压缩比的增大而减小;膨胀比越大,其所能达到的极限压缩比就越大,即在膨胀比越大的情况下,其能实现的增压范围越广;在压缩比一定的情况下,中、低压端口间制冷温降随着膨胀比的增大而增大,而高压出气流量占比随着膨胀比的增大呈先增大后减小的趋势,在其他操作参数和结构参数不变的情况下,最大高压出气流量占比对应的膨胀比不随压缩比改变而改变。（4）针对大膨胀比下气波分压器性能降低的问题,提出在三端口波转子的基础上额外开设一个新的中压排气端口,从而对通道内的高压气体进行多级泄压过程。模拟结果表明此结构一方面可以避免低压端口内激波的产生,减少激波损失,另一方面可以减小通道内气体流速从而减少流动损失,使气波分压器在大膨胀比下的工作性能得到提升。当其它操作参数和结构参数不变时,中压出口排气压力存在一个最佳值,当中压出口排气压力较低时,中压排气端口内会出现激波从而造成激波损失,当中压出口排气压力较高时,低压排气端口内气速较高从而导致流动损失增大;中压出口宽度对中压出气流量以及低压出气流量具有显著影响,需根据实际工况需求进行设定。