内燃机当今是现代人类社会应用最广泛、最重要的动力装置,在各行各业中起着不可替代的重要作用。涡轮增压器是为柴油、汽油动力装置配套的环保、节能型高科技产品,它能够很好地改善发动机的工作状况。涡轮增压技术已成为提高发动机动力性、经济性和降低废气、噪声排放的最有效措施之一,当前人们对节能和环保要求的不断提高,为涡轮增压技术的应用和发展提供了广阔的空间和需求。涡轮增压技术的发展与内燃机未来发展的要求密切相关。随着增压度的提高,内燃机的动力性和经济性都得到明显改善。同时,由于涡轮增压器的固有特性所决定,势必存在增压器与发动机按某一工况的匹配,而高低工况不能同时满足较佳匹配的矛盾,所以改善涡轮增压器的变工况性能十分必要,使增压器保持在高效率状况下工作,达到高动力性和经济性的要求。本文利用专门为透平机械开发的商用CFD软件NUMECA,对某船用涡轮增压器轴流涡轮的变工况进行了数值模拟分析。分析和比较了涡轮在三种不同转速和进气参数下的性能,并与实验数据进行了对比分析,发现改善此涡轮增压器变工况性能的关键在于提高增压器涡轮在低工况下的工作效率。通过对增压器涡轮流场进行三维数值模拟和分析,对影响增压器涡轮低工况性能的因素进行详细讨论,提出了改进涡轮设计的建议和方法。针对三维数值模拟中发现的问题,本文对增压器涡轮的动叶进行了改进,通过改进后的模拟计算分析,改进方案可以减小叶型损失,提高涡轮级的气动性能,涡轮在各工况下的效率也有所提高。通过对涡轮的进气蜗壳的流场数值模拟,对进气蜗壳做了改进设计,减小了进气气流的损失,改善了涡轮进气条件。本文的研究工作在一定程度上为船用增压器轴流涡轮通流结构的设计提供了建设性的意见,所尝试的改进增压器涡轮变工况性能的方案使船用涡轮增压器匹配设计得到改善,增压器涡轮工作效率在低工况下得以提高。