在许多工业生产部门,离心式压缩机占据着重要的地位,目前国内的压缩机技术研发水平尚不能满足我国工业生产的需求。针对离心式压缩机在设计、模拟以及试验过程中具有工业成本高、程序复杂、产品性能不确定的特征,论文首先开发了一种用于离心式压缩机结构设计及变工况性能预测的计算软件,并在此基础上对离心式压缩机性能进行了深入的研究。本文对离心式压缩机设计方法及理论进行总结,在此基础上,完成基于Microsoft Visual C++语言的参数化结构设计,通过编程实现压缩机主要结构参数的快速化计算,从而设计一种小流量高压比单级离心式压缩机。全面考虑压缩机中叶轮和扩压器的各种流动损失,包括：叶片表面摩擦损失、叶片载荷损失、叶片尾迹混合损失、叶顶间隙损失、泄露损失、扩压器内部损失以及扩压器出口损失。根据压缩机结构参数和气动参数建立符合实际流动的数学损失模型,运用VC++对数学损失模型进行计算机集成,完成变工况性能预测软件的编写,并利用此软件进行变工况性能的计算,通过试验模型验证变工况性能预测软件计算的可靠性。建立上文所述的压缩机三维模型并完成数值计算,通过数值计算结果和程序性能计算对比,发现两种计算方法得到的压缩机性能误差在3%以内,进一步验证了变工况性能预测软件的准确性。结合变工况性能预测软件,对压缩机内部流动问题和叶轮结构性能进行深入的研究及分析,为压缩机设计、优化及模拟过程提供重要的参考。设计并优化氨合成气压缩机组氮气循环开车方案,进一步研究压缩机物性换算,以相似理论为基础,运用相似模化设计法,综合考虑防共振、喘振及超温的技术要求,计算得到氮气循环开车时的工艺参数,采用化工计算软件进行模拟计算及方案优化。此案例对同一压缩机使用不同介质的性能预测具有重要意义和参考价值,将性能预测软件运用到压缩机物性换算中以后研究的重点。