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使用双面离心压气机的涡轮增压器能够改善压气机与涡轮,以及增压器与发动机之间的匹配关系,它具有相对尺寸小、瞬态响应好、稳定工作流量范围宽等优点,逐步得到越来越多的重视。由于汽车发动机舱内部安装空间的限制,双面离心压气机两侧叶轮采用不同的进气管道供给气体,前方叶轮为直管进气,后方叶轮为弯管进气。这种非对称结构形式的后方进气管道较长,而且面积和形状变化较大,导致气体的沿程流动损失明显大于前方进气管道的流动损失,进而出现两侧叶轮的气体流量分配不均,尤其是小流量工况下两侧叶轮气体流量出现严重失衡现象,从而影响双面离心压气机的稳定工作范围。离心压气机的非对称蜗壳结构,以及后方两侧进气管道出口存在的非均匀进气畸变,导致两侧叶轮各叶片槽道的流量分配和叶片两侧的静压差值存在差别,尤其是后方叶轮。为进一步扩大非对称进气双面离心压气机稳定工作范围,需要增强弯管进气一侧叶轮的做功能力,分析压气机周向非均匀流场结构。本文采用数值模拟的方法,研究大小叶轮的应用对双面离心压气机特性的影响,同时关注其对非对称进气双面离心压气机叶尖间隙泄漏流和周向流场非均匀分布的影响,主要研究内容和结论如下:在对称叶轮结构的基础上,增大后方叶轮出口半径,得到两个非对称结构的双面叶轮,即1.015R2模型和1.03R2模型,分别对对称叶轮和两个非对称叶轮组成的双面离心压气机模型进行数值计算,得到三种模型的特性曲线,结果表明:适当增大后方叶轮出口半径,可以提高设计流量工况下双面离心压气机的压比和效率,缓和两侧叶轮的流量失衡现象,延缓双面离心压气机小流量工况下工作模式的转换,拓宽双面离心压气机的稳定工作范围,改善两侧叶轮周向各叶片槽道流量分配的均匀性,尤其是后方叶轮。通过数值模拟计算,对三种双面离心压气机模型不同工况下两侧叶轮叶尖间隙泄漏流量、各叶片叶尖间隙泄漏流量分布及其影响因素研究发现,由于大小叶轮对双面离心压气机两侧叶轮流量的调节,小流量工况下三种模型工作模式的不同,两侧叶轮的叶尖间隙泄漏流量分布及其所占叶轮槽道流量比例也随之改变;非对称蜗壳结构使两侧叶轮各叶片压、吸力面的静压差值在周向呈现非均匀性,导致两侧叶轮周向各叶片叶尖间隙泄漏流量呈现非均匀分布,且叶片两侧叶尖区域静压差值越大,叶尖间隙泄漏流量越大;而后方叶轮同时受进气管道出口周向非均匀进气畸变和非对称蜗壳的影响,各叶片叶尖间隙泄漏量分布的非均匀性明显大于前方叶轮。经过对大流量、小流量工况下三种双面离心压气机模型后方进气管道和叶轮槽道内部、扩压器内部流场的分布以及小流量工况下两侧叶轮各叶片槽道内部气体分离研究发现,适当增大后方叶轮出口半径,可以改善大流量工况双面离心压气机后方进气管道出口、叶轮槽道内部流场的非均匀性,使后方叶轮的流场结构更加均匀;同时,抑制了小流量工况下后方叶轮进口气体分离,使两侧叶轮同时发生一定程度的气体分离,延缓双面离心压气机由并行工作模式向单侧叶轮工作模式的转变工程。