离心式压缩机作为典型的能量转换机械,广泛应用于各种气体压缩流程中。为了拓宽其稳定运行工况范围,各种扩稳的手段与技术措施不断提出,其中孔式机匣处理在某离心叶轮上的应用,经过性能试验和数值模拟,验证了扩稳技术的有效性。论文以该离心叶轮为研究对象,采用数值模拟手段对其内部流动进行了定常与非定常流动的研究,以寻求其在小流量工况下发生非稳定流动的位置和气动参数变化规律,为孔式机匣处理技术的应用提供依据。为了验证数值计算方法的可靠性,论文对计算模型的网格划分、计算残差和空间离散格式分别进行了讨论,通过对比实验性能来验证计算方法的可靠性。进而,对离心叶轮通道的叶轮与不同宽度无叶扩压器的匹配性能进行分析,为离心压缩机叶轮与扩压器匹配设计提供参考。运用与实验一致的通道模型,进行离心叶轮通道在设计工况和小流量工况下的数值模拟。对比单叶片通道与整周叶轮在设计工况和小流量工况下的性能和内部流场细节,虽然二者在整体性能上差别不大,但是在叶顶附近处单通道与整周叶轮的流场有明显差别。整周叶轮的定常计算结果显示出叶轮内部的叶顶间隙泄漏流、叶顶间隙回流及叶片近叶顶周向位置的流场存在明显的非周期性特征,在小流量工况下流场的空间非周期性特征大大增加。根据叶片通道的不均匀度分析,发现在相对叶片弦长为0.4~0.6位置处的速度和压力的不均匀度随流量减少而增加,说明该位置处可能首先发生流动失稳。借助周向进口总压畸变分析,在小流量工况下离心叶轮内流场受畸变的影响更明显,且流场内部受影响区域与进口总压畸变所在通道位置密切相关。针对非定常流动的数值模拟,本文分析和讨论了非定常计算的收敛判据。考虑到单叶片通道计算周期性边界条件假设的局限,对整周叶轮通道进行非定常计算和分析,得到了叶轮内部速度和压力参数的非定常变化规律,并借助FFT变换,得到了离心叶轮整周非定常流动的频谱特征。与整周定常计算结果对比发现,整周非定常计算时均流场的空间不均匀性与之接近,再次验证整周计算的必要性。