多元混合制冷剂离心式压缩机是大型液化天然气（LNG）工艺系统中的核心动力设备,也是大型混合制冷剂低温制冷系统中的主设备。由于多元混合制冷剂离心压缩机涉及多元混合介质多级高压比压缩,压缩过程中混合制冷剂物性参数难以确定,多级离心压缩设计过程繁琐,压缩机理复杂,目前尚未国产化,长期以来困扰大型LNG混合制冷剂液化系统的整体国产化进程。为了揭示LNG液化工艺流程中不同配比的混合制冷剂在离心压缩过程中各物性参数的变化规律及多级离心压缩机理,首先,本文以N₂、CH₄、C₂H₄、C₃H₈、C₄H₁₀、i-C₄H₁₀六元混合制冷剂离心压缩机理为研究对象,对两段式六级离心压缩机结构进行初步研究设计,重点研究六元混合制冷剂在多级离心压缩过程中的压缩机理、混合制冷剂参数变化规律及对应离心叶轮的最佳结构形式,修正离心叶轮子午流道等模型参数,研究混合制冷剂多级高压比离心压缩过程中各参数的分布及变化规律,并在此基础上研究了变工况混合制冷剂对离心压缩性能参数的影响等。然后,根据压缩机结构参数和气动性能参数建立了符合离心压缩过程实际流动的叶轮损失模型,利用MATLAB对数学损失模型进行计算机集成,完成了混合制冷剂变工况下的离心压缩性能预测程序编写,对改变工质进口参数所导致的压比及多变效率等性能参数的变化进行预测,验证了离心叶轮性能预测程序的可靠性与准确性。其次,建立了离心压缩机叶轮三维物理模型,采用ANSYS-CFX中的SST湍流模型对离心叶轮内部流动进行数值模拟研究,分析了不同工况下离心叶轮流场变化规律。最后,将数值模拟所得结果同编程计算结果进行比较,对变工况下叶轮损失模型的准确性进行了验证,并优化了混合制冷剂离心叶轮的设计方法,得到了混合制冷剂在离心压缩过程中的变化规律;结合两种方法所得结果,将混合制冷剂配比、进口温度及进口压力作为单一变量进行研究分析,对比两种不同方法所得到的离心压缩性能参数变化趋势,给出了混合制冷剂离心叶轮的最佳设计方法。研究表明:通过数值模拟与编程计算相结合的方法可获得不同冷剂配比及不同进口参数下LNG混合制冷剂离心压缩物性参数及多变效率等性能参数的变化规律,并可揭示多元混合制冷剂物性参数与离心叶轮结构参数之间的内在关联关系,可为混合制冷剂多级离心压缩性能研究及压缩机优化设计提供理论参考依据。