船用燃气轮机在高速追击和低速巡航时要求都具有良好的运行稳定性，压气机作为核心部件之一，提升其各个转速下的稳定裕度显得十分重要。现有船用压气机在非设计转速下的扩稳和退喘方式主要还是采用防喘技术中的可转导叶技术以及中间级放气措施，这两种手段使得压气机特性线向小流量方向整体移动且带来较大的损失。为解决这一难题，本文提出采用被动控制技术中的自适应处理机匣技术，利用该技术可在不同工况下根据流场状态自发调节通流量的特性，实现对船用压气机在各个转速下的稳定裕度提升。本文以实验室现有某型船用2.5级跨音速轴流压气机为模型，结合实验与数值模拟方法，对其在三个转速下的运行情况进行详细分析并总结失速规律。针对失速位置及原因，采用数值模拟分析方法，研究了自适应处理机匣对压气机在三个转速下稳定裕度的影响，并同时检验了其抗畸变性能。主要工作如下：
　　1.以实验室现有某型2.5级船用跨音速轴流压气机为研究对象，测量其在100%、75%和50%三个转速下性能。采用数值方法模拟三个转速下压气机的运行特点，通过与实验结果对比验证数值模拟方法的准确性和可行性。
　　2.基于数值模拟方法，通过对子午面周向平均密流降、Q准则涡识别和局部流场同步分析的方式，研究该压气机在三个转速下的失速位置及原因。结果表明，在100%转速下，出口导叶近轮毂的失速特征起主导作用，在75%和50%转速下，一级动叶叶顶区域的失速特征起主导作用。在三个转速下，一级动叶叶顶都出现了明显的失速特征，并对后面级中的流动产生了剧烈影响。基于以上研究结果，本文将在一级动叶叶顶进行处理机匣。
　　3.根据已有设计经验来确定结构参数，将抽吸口位置设置在叶顶，设计一种两开口自适应处理机匣，为增大喷射口喷射流量，在此基础上设计了一种三开口自适应处理机匣。通过数值模拟方法，分析和对比三个转速下两种处理机匣对压气机性能影响。结果表明，三个转速下两种处理机匣都对压气机稳定裕度有提升，扩稳范围在1.96%-3.66%之间，峰值效率损失较小，在0.17%-0.34%之间。转速越高，稳定裕度提升量越大，伴随着峰值效率损失也增大。在100%转速下，两开口自适应处理机匣扩稳效果较好，同时峰值效率降低较少，在75%和50%转速下，新型三开口自适应处理机匣中对稳定裕度提升更大。
　　4.研究处理机匣腔体宽度、开口宽度和喷射口位置三种结构参数对三开口与两开口处理机匣压气机性能影响，以及抽吸口位置对两开口处理机匣的扩稳性能影响。通过密流降临界值来衡量并结合局部流场图分析对处理机匣结构参数变化对压气机性能和内流场影响进行研究。基于已设计的处理机匣结构，固定其他结构参数，在75%转速下，研究仅改变一个变量对压气机性能影响。结果表明，腔体宽度对三开口与两开口处理机匣压气机性能影响的变化规律相似，100%腔体宽度导致压气机提前失稳，50%腔体宽度可提高稳定裕度，25%腔体宽度稳定裕度基本不变。
　　在三开口自适应处理机匣中，增加中间开口宽度，可进一步提高压气机稳定裕度，增加主抽吸口宽度导致压气机提前失稳。在两开口自适应处理机匣中，增加抽吸口宽度，得到与三开口处理机匣相似的结论，当增大0.4弦长位置抽吸口的宽度时，压气机稳定裕度提升，当增大0.6弦长位置抽吸口宽度时，压气机稳定裕度降低。在三开口处理机匣中，分别减小0.4和0.6弦长处的开口宽度时，压气机稳定裕度降低。
　　改变喷射口与前缘之间的距离对于三开口与两开口处理机匣压气机特性影响规律相似，增大距离时，压气机稳定裕度降低，减小距离时，压气机稳定裕度降低或基本不变。
　　两开口处理机匣的抽吸口位置，当抽吸口设置在0.8弦长时，压气机稳定裕度变化不大，当抽吸口放在0.4和0.6弦长时，压气机稳定裕度提升，分别为3.17%和3.28%。
　　5.对非均匀进气条件下不同处理机匣结构的扩稳特性进行了数值模拟研究，对比分析了三开口和两开口自适应处理机匣的抗畸变能力。结果表明，在100%和75%转速，本文所提出的三开口自适应处理机匣的抗畸变能力更好，在50%转速下，三开口和两开口自适应处理机匣结构的抗畸变能力相当。