21世纪是能源大量消耗的时代,我们唯有重视各类能源节能减排问题、新能源开发以及可再生资源的重复利用问题,才能在今后的发展赢得先机。目前大型单台离心压缩机机组的功率就可达数万千瓦,提高其整体气动性能进而降低能耗,对一个国家整个重大装备制造业的可持续发展都具有重要意义。显然,要设计出高性能的离心压缩机,就必须基于对其内部流动结构和能量损失机理的透彻理解。然而,遗憾的是,离心压缩机内部流动由于受到旋转、曲率、粘性等因素的影响和相互作用,流动现象非常复杂,它的流动问题不仅涉及三维粘性可压流动,还存在固有的非定常流动问题,目前国内这方面的研究并不十分完善。为此,本文采用CFD数值仿真与理论分析相结合的方法,针对已有某大型离心压缩机,开展进气工况/工质以及关键结构参数等的变化对其气动性能的影响,并基于大量仿真结果,建立了不同几何结构变化量与压缩机气动性能变化量之间的内在联系,并找出了离心压缩机气动性能的主要影响因素以及影响机理。研究结果表明:(1)温度、压力、转速和介质的工况参数对离心压缩机性能的影响较大,温度的降低、压力的升高、转速的升高和工作介质分子量的提高都会使压缩机的稳定工作区间往大流量方向移动;(2)子午流道的形状对其内部流动结构影响较大,较好的子午流道形状可以避免一些流动分离的产生;(3)不同的扩压器出口宽度与其内部流动密切相关,扩压器出口宽度的缩小可以有效的限制壁面附近流动分离的产生,以达到提高离心压缩机多变效率和总压比的效果;(4)叶轮出口宽度的缩小有助于离心压缩机在近喘振点和近堵塞点附近多变效率的提高,有利于改善叶轮吸力面的分离情况,使得扩压器内部径向速度分布较原来均匀;(5)在较大的工作范围内,旋转扩压器可以较好的提高离心压缩机的性能,使扩压器内部流场变得均匀,但是在大流量区域,其效果反而变差。(6)不同的叶片数组合可以较大的影响到离心压缩机的效率。