离心压缩机运行耗能巨大,提高离心压缩机的性能,可以充分利用有限能源,提高经济效益。目前国内外学者,对离心压缩机的性能改进进行了较多研究,但是流动失稳和效率问题还有待于进一步解决。近20年以来,随着计算流体动力学的发展,运用CFD技术进行数值模拟能有效的缩短设计研发周期,并能节省大量的实验费用,现已得到了很广泛的应用。本文运用CFD技术对所选用的离心压缩机模型级进行了数值模拟,应用能量梯度理论进行了稳定性分析,并且根据能量梯度理论的分析结果,针对性地对离心压缩机模型级的固定元件(包括扩压器和回流器)提出了改进措施,对能量梯度理论在离心压缩机内部稳定性分析以及性能优化方面做了一些探索性工作。本文具体工作内容包括:运用能量梯度理论对离心压缩机模型级的内部流动进行了稳定性分析;根据能量梯度理论对扩压器内部稳定性分析的结果,针对性地提出叶片扩压器性能改进措施;同样运用能量梯度理论对回流器内部流动进行了分析,提出了改进回流器子午型线的措施。首先利用三维绘图软件对离心压缩机模型级叶轮、叶片扩压器和回流器进行几何建模,获得离心压缩机模型级各部分的计算域,并对其进行结构网格划分,分别将不同网格密度和湍流模型的数值计算结果与实验结果进行对比,选择合适的网格密度和湍流模型,然后通过数值计算获得离心压缩机模型级的全流场参数,在流量系数φ=0.12--0.168流量范围内,离心压缩机模型级的多变效率和压比的预测曲线与实验获得的曲线吻合较好,然后根据能量梯度理论对离心压缩机模型级内部流动稳定性的分析结果,对叶片扩压器和回流器提出了改进措施,改进模型的性能有了较大的提升。本文研究结果表明:将能量梯度理论用于分析离心压缩机内部流动稳定性是可行的,能量梯度K函数在离心压缩机模型级内部的分布,可以为优化离心压缩机模型级的性能提供理论指导。此外,本文的研究结果对离心压缩机内气流稳定性研究以及深化离心压缩机性能优化的理论基础都具有一定的意义。