作为微小型燃气轮机的重要组成部分，性能优越可靠的离心压气机的研发工作对先进微小型燃气轮机技术的发展意义非凡。相似模化设计方法具有省时、可靠度高等特点，其在离心压气机设计上的应用与研究相对较少。因此，开展对离心压气机模化设计规律及其中机理的研究具有现实意义。另外，叶顶间隙对模化过程的影响机理尚不明确，通过研究不同叶顶间隙对模化压气机内部流动及总体性能的影响，获悉叶顶间隙变化对模化压气机的影响机理具有应用价值。再者，采用优化算法可以进一步地提高离心压气机的性能。基于此，本文主要开展了以下研究内容：
　　首先，基于母型压气机模化设计了符合严格几何相似的模化压气机。研究了80%、90%、100%和110%转速下模化压气机与母型压气机的总体性能，对比分析了100%转速下设计工况与阻塞工况的内部流动。研究表明，由于在高流量工况模化压气机扩压器内涡流的尺寸与强度均要小于母型压气机，涡流构成的低速流体团对气流通道的阻塞作用减小。使得压气机阻塞工况点右移，工作流量范围扩大，其中100%转速的流量裕度增加值超过2%。边界层内，工质的雷诺数小于临界雷诺数，不满足流动相似条件。模化压气机边界层内的雷诺数高于母型压气机，流动受粘性的作用较小，因此边界层内的流动损失要低于母型压气机。
　　然后，研究了叶顶间隙高度值为0.2mm、0.25mm和0.3mm的模化压气机的总体性能及内部流场。研究表明，叶顶间隙宽度值为0.2mm时，模化压气机气动性能最佳。减小叶顶间隙可以降低流动的不均匀度，涡流对气流通道的阻塞现象有所改善。
　　最后，采用反向传播算法和遗传算法对叶轮叶片的弯特性进行优化设计，获得前弯的叶轮叶型。研究表明，优化后的模化压气机的流量裕度在各个转速下都获得了大幅地提升，其中80%转速下的优化效果尤为出色，最高效率上升3%，流量裕度提升超过100%。100%转速下绝热效率略有上升，流量裕度提升6.63%。叶型前弯对端壁处的低速流体有很好的抑制作用，改善了叶轮内的流动状况，增加了整台压气机工作的稳定性。