多级轴流压气机以大流量高压比的气动特性广泛应用于电力、化工、冶金、舰船、航空等领域,通过旋转叶片做功的方式,多级轴流压气机可以为工艺系统提供稳定持续的高压气流。在实际运行中,多级轴流压气机的性能会受到上游部件、下游部件以及级内/级间等匹配的影响,故有必要对多级轴流压气机部件匹配性能进行研究。本文以一台工业用两级轴流压气机为研究对象,通过数值模拟和实验测试对可调静叶、上游90度弯管以及下游锥形管出口等部件影响下的多级轴流压气机性能匹配进行了研究。本文首先对该两级轴流压气机进行CFD流道建模,通过数值模拟方法得到该压气机的性能曲线,并与实验测试的性能结果进行对比,验证数值模拟方法的合理性;继而分别改变该压气机进口导叶、第一级静叶以及第二级静叶的安装角度,得到了不同静叶安装角下,该轴流压气机的性能以及内部流场信息,通过对静叶可调下的压气机级内、级间以及整机性能的分析,得到了通流能力强、压升高且效率高的叶片排布。基于对可调静叶匹配特性的分析,本文选取压气机效率最高的叶片排布方式,对压气机上游90度弯管的匹配特性进行研究。通过数值模拟以及实验测试,得到了90度弯管内部流动的变化规律,弯管出口的非均匀流动导致多级轴流压气机进口出现复杂的复合畸变。通过全通道定常的数值模拟方法,得到了在上游90度弯管的影响下,该两级轴流压气机各级性能的下降结果,以及压气机性能下降程度与弯管出口延长段长度的关系,压气机的性能下降在小流量时更为严重。通过对比均匀进口条件下的压气机内部流场分布,得到了90度弯管引起的进口畸变在压气机各级内的传播特征。由于采用全周数值模拟的方法对于计算资源的消耗过高,本文提出了单通道进口非定常的简化算法,得到了与全周计算结果相近的进口畸变传播规律以及各级性能变化规律,大大简化了计算资源的消耗。在对压气机上游部件的匹配进行分析后,本文又对压气机下游锥形管出口的匹配特性进行了研究。由于下游锥形管出口的存在,压气机出口速度提高、静压下降,使该处产生局部阻力损失,造成压气机整机性能在一定程度的恶化,且压气机性能恶化的程度与流量大小有关。通过对可调静叶、上游90度弯管以及下游锥形管出口等部件影响下的两级轴流压气机性能匹配研究,可以为工业用多级轴流压气机的性能调节提供方案,同时为高性能多级轴流压气机的设计提供思路。