压气机是航空发动机与燃气轮机的重要配件之一,随着“十三五”期间我国加速突破“两机”关键技术,深入研究压气机并提升其性能也成为了研究人员的攻关课题。离心压气机经常需要偏离设计点工作,因此研制在宽广工作范围内具有较高效率与稳定性的离心压气机成为研制高性能发动机的关键。采用实验与仿真相结合的方法,对离心压气机进气回流机匣处理的扩稳机理进行研究。实验研究验证了对原型机的仿真模拟的可靠性。进一步设计了两种安装在进气回流机匣中的导流叶片:正预旋导叶与负预旋导叶,进行定常计算并与原型机对比分析。得出的结论如下:堵塞可以发生在导流叶片、分流叶片与扩压器处,进气回流机匣处理由于上游槽口的分流作用与放气槽口的向心气流抑制泄漏流动,削弱了导流叶片处的激波,改善了此处的流动情况,而对于分流叶片处与扩压器段,则无甚影响,因此,压气机堵塞流量并未拓宽。压气机近喘振工况时,叶尖泄漏流动严重,低能流体堆积扩展至大部分流道范围,极大的影响了压气机的工作性能,机匣处理结构抽吸走低能流体,减小了叶片前缘攻角,并且增大了叶片后半部分的负载,改善了流动特性,提高了压比,延缓了喘振的发生,拓宽了稳定工作范围约12%。添加回流槽之后,改变了压气机中的流动情况,主要变化是靠近叶轮叶顶部位轴向速度增加,相对气流角增大,使叶轮上游的逆流状况得以明显的减弱,也同时减弱了上游的涡旋流动,消除了叶轮叶顶上游的低能流体,气体在流道中的流动速度增加,对于叶轮下游的涡旋流动没有得到改善,反而有一定的加重,但是速度场没有明显的变化,两者差异不大,说明虽然采用回流槽能够使下游的流动恶化,但是对上游的改进作用更加明显,所以在压气机的流量范围内,回流槽对压气机的流动情况起到了明显的改善作用。负预旋回流叶片对于离心压气机的性能,在大流量工况下几乎没有影响,但压气机最高压比上升,做功能力加强,喘振边界拓稳明显。正预旋回流叶片同样并没有改变大流量工况性能,且其对压比的提高也不如负预旋明显,喘振边界的拓宽只在高转速下体现。负预旋导流叶片的引入增加了叶片前半部分的加工量,提高了压气机最高压比;能够有效提高₁S流面的相对马赫数,大范围消除叶轮顶部的低能流体。