液环泵是通过泵内气液分界面的运动来实现对气体的吸入和排出的,壳体作为液环泵内流道的重要组成部分,对泵内气液分界面的形状具有较大的影响,合理设计壳体型线能够在一定范围内提升液环泵的水力性能。本研究提出采用数值模拟与实验相结合的方法对液环泵在真空泵工况和压缩机工况下的吸气段及排气段壳体型线进行协同优化分析,运用直接自由曲面变形方法对整个壳体型线进行参数化控制,根据Box-Behnken试验设计原理,分别构建液环泵壳体型线参数与真空泵工况和压缩机工况水力性能关系的响应面代理模型,并采用NSGA-Ⅱ算法进行液环真空泵和液环压缩机性能的多目标优化,最后对比分析优化模型与初始模型的内流场及外特性,为液环泵壳体型线的优化设计提供参考。本文主要研究内容及结论如下:（1）采用数值模拟和实验测试相结合的方法对液环泵的外特性与内部流场结构进行研究,结果显示数值模拟具有较高的计算精度,能够有效代替实验进行液环泵壳体型线的优化分析。选取Box-Behnken试验设计对液环泵的壳体型线参数进行采样,通过直接自由曲面变形方法对液环泵的壳体型线进行参数化控制,并分别构建壳体型线参数与液环泵的真空泵工况和压缩机工况水力性能关系的响应面代理模型。（2）根据响应面模型分析真空泵工况下壳体型线对其性能的影响规律,结果表明:真空泵工况下吸气口始端壳体型线对其效率的影响最大,吸气口末端壳体型线对其进口真空度及轴功率的影响最大;吸气段壳体型线对液环真空泵性能的影响明显大于排气段壳体型线,而排气段壳体型线对泵性能的影响主要集中在压缩区;径向尺寸较大的壳体型线有助于提高泵的进口真空度;吸气区流道面积扩散度与排气区流道面积收缩率越大,真空泵的轴功率也越大,水力效率较低。（3）分析压缩机工况下壳体型线对其性能的影响规律,结果表明:压缩机工况下吸气口始端壳体型线对其效率的影响最大,吸气口末端壳体型线对其进口吸气量及轴功率的影响最大;吸气段壳体型线对液环压缩机性能的影响也整体大于排气段壳体型线,且壳体型线对其轴功率的影响规律与液环真空泵一致;吸气段壳体型线径向尺寸及流道面积扩散度越大,压缩机的进口吸气量则越大。（4）将响应面代理模型与NSGA-Ⅱ多目标优化方法相结合,分别进行液环泵的真空泵工况和压缩机工况壳体型线的协同优化。结果表明:两者的优化模型整体性能都高于初始模型,对于液环真空泵,优化模型的进口真空度最大值较初始模型提高4.5%,优化模型的效率最大值较初始模型提高1.3%;对于液环压缩机,优化模型的进口吸气量最大值较初始模型提高6.4%,优化模型的效率最大值较初始模型提高1.2%。（5）分析液环泵的壳体型线对真空泵工况和压缩机工况下内部流场结构的影响,结果表明:壳体型线的改变会引起液环泵内气液分界面形状发生相应的变化,壳体径向尺寸越大,气液分界面与轮毂间形成的小空腔容积也越大,反之则越小;具有较大吸气区流道面积扩散度与排气区流道面积收缩率的壳体型线,泵内气液分界面锯齿形状越明显;排气段压缩区的壳体型线径向尺寸越小,泵内气体能够获得更大的压力能,有助于减少排气口的回流,从而提高泵的水力效率。