离心压气机作为微小型涡喷发动机的核心部件,其气动性能对发动机的性能具有重要影响。对微小型离心压气机气动性能的分析及优化一直是研究重点。但由于微小型离心压气机结构紧凑、内部流动通道狭小、特征尺寸小等因素,常规的流动控制方法难于采用,而复杂的流动控制方法由于成本高、结构复杂等缺点无法应用于微小型离心叶轮。因而,优化叶型几何结构参数仍为改善微小型离心叶轮气动性能的主要手段。本文以一带有分流叶片的微小型离心压气机为研究对象,采用数值模拟与理论分析相结合的方法,研究了主、分流叶片前缘掠以及分流叶片长度对离心压气机气动性能的影响,主要结论如下:首先,研究了主叶片前缘后掠对离心压气机气动性能的影响。结果表明,在设计点附近,压气机总增压比及等熵效率均随主叶片前缘后掠角的增大而增大。主叶片前缘后掠对离心叶轮近失速点的影响较小,叶片后掠能使叶轮在较大的进口流量范围内稳定、高效工作。随着主叶片后掠角增大,一方面,主叶片前缘后掠降低了主叶片前缘的压缩波强度,减小了流动损失,叶片后掠减小了气流攻角,优化了主叶片叶尖泄露流动,因此效率增大;另一方面,主叶片单位面积对流体的增压增强致使主叶片表面静压升高、气动负荷变大、分流叶片表面静压提升,总增压比变大。权衡结构重量、效率等因素,建议主叶片前缘后掠角12°～16°为宜。其次,研究了分流叶片前缘掠角对离心压气机气动性能的影响。结果表明,分流叶片前缘掠角对离心叶轮近失速点的影响较小,后掠能使叶轮在较大的进口流量范围内稳定、高效工作。在设计点附近,压气机总压比及等熵效率均随分流叶片前缘掠角增大而增大,但增幅变缓。分流叶片前缘后掠增强离心叶轮气动性能的机制,一方面,为分流叶片对主叶片泄漏涡的分流效应,以及分流叶片前缘气流攻角增大致使其吸力面高速低压气流对主叶片泄漏涡的引射效应;另一方面,随分流叶片前掠角度增大,其肩部的膨胀及压缩效应增强,对主叶片压力面气动干扰增强,使主叶片压力面负荷降低,当分流叶片后掠角度增大时,气流相对分流叶片前缘气流攻角变大使分流叶片气动负荷变大,另外,攻角变大导致分流叶片吸力面气流加速、流线弯曲变大,气动负荷增大。在进行分流叶片设计时,权衡结构强度、重量、气动性能等因素,建议分流叶片前缘后掠角取值在8°～16°之间。再次,研究了分流叶片长度对离心压气机气动性能的影响。结果表明,随分流叶片长度变长,压气机总增压比减小、等熵效率降低,抗失速能力有所增强。但是堵塞流量减小、高效率的工作范围变窄。由于分流叶片长度缩短,使得子午面马赫数分布在主、分流叶片前缘线之间区域的均匀性得到提高、分流叶片前缘的激波减弱甚至消失、压缩波强度降低。另外,分流叶片对主叶片泄漏涡的分流效应,以及分流叶片吸力面低压、高速气流对泄漏涡的引射效应。前者削弱了泄漏涡强度,后者限制了泄漏涡进一步发展,使离心叶轮等熵效率随分流叶片长度缩短而增大。分流叶片长度缩短,对主叶片压力面气动干扰减弱,使主叶片压力面负荷升高,另外气流相对分流叶片前缘气流攻角变大使分流叶片气动负荷变大。因此,离心叶轮总增压比随着分流叶片长度缩短而变大。在进行分流叶片长度设计时,权衡结构重量、气动性能等因素,建议分流叶片长度为主叶片的50%～55%。最后,论文总结了全文的工作并给出了下一步可能的研究方向。