离心式压缩机有流量小、功率低、压力大、转速高、可靠性高等优点，在能源、化工、航空等领域有着越来越广泛的应用。现在的离心压缩机朝着小尺寸、高压比、高效率、低能耗方向发展，使得其设计要求越来越严格。在性能较高的离心压缩机叶轮中，普遍采用长、短叶片形式，其压比、效率等各项性能指标倍受人们的关注。为进一步开发更高性能的离心压缩机，需要深入研究叶轮机械内部的流动性能。在这一背景下，本文采用CFD技术对一个多级离心压缩机首级的内部流场进行了模拟，研究叶轮各几何参数对离心压缩机级性能的影响。文章主要分为5个部分，具体内容如下：首先介绍了课题的研究背景、目的及意义，论述了离心压缩机数值模拟以及实验研究的国内外进展情况;其次论述了数学计算方法，包括CFD一般的求解过程、目前应用较广泛的几种商用CFD软件。并结合FLUENT软件对叶轮机械内部流场计算的基本控制方程、湍流模型、网格划分技术、计算边界条件的设置等作了分析;然后给出了本文研究的离心压缩机模型和数值计算方法，为了验证本文计算方法的可靠性，对几何结构类似的叶轮进行了数值计算并与其实验值进行了对比，分析表明：本文计算方法是可靠的。本文运用了两种方法进行变型设计。第一种是通过改变长、短叶片的相对位置对叶轮部分进行了变型设计，对5种不同形式叶轮进行数值计算，对比了其外部性能和内部流场，为长、短叶片形式的离心压缩机的设计提供参考;第二种是通过叶轮外径切削的方法，对3种不同的子午面型线叶轮进行模拟，为离心压缩机模型级的拓展和快速开发提供参考。