叶轮机械复杂三维非定常粘性流动的实验测量、数值计算及相关分离流动的控制是本学科主要研究方向。拓宽整机稳定运行区间,使其在限制环境或非设计工况下安静、高效运行,则是近年来叶轮机械相关产品设计优化过程中的热点问题,而深入理解叶轮内外流动状态及其随工况的演变规律则是其中关键。本文以国家重点研发计划项目课题为依托,选用市场上应用量大面广的某高端家电产品用多翼离心风机为模型,结合先进测量技术及计算流体力学（CFD）对其不同工况瞬时流场进行测量及精细化分析,旨在探索低压离心风机中影响气动性能的内在流动分离特征及其随工况的失稳过程,并基于此展开相应的过流部件改型设计及流动控制研究。主要工作和研究成果如下:（1）搭建多翼离心风机示踪粒子测速（PIV）实验平台对模型机非对称内流进行测量,实验捕捉到蜗舌附近气流的回流趋势以及进气室中的非定常涡旋,且两者在小流量工况下均明显增强。CFD结果与PIV流场相结合揭示风机各处分离、回流及旋涡特征随工况的演变过程:部分气流在蜗舌逆压的影响下逆向贯穿叶道后回到叶轮上游,并进一步横跨叶轮流动封锁部分叶道,导致叶轮间隙泄漏气流无法及时返回叶轮而在集流器附近聚集;当风机流量减小到一定程度时,跨叶轮流将失去稳定并裹挟泄漏流向风机进气室倒流。（2）基于r-θ截面简化模型对多翼离心风机各工况瞬时流场进行大涡模拟计算,详细剖析风机截面流场变化及旋涡运动规律,揭示蜗舌处叶道回流的形成机理以及跨叶轮流动的非定常特征。对比各工况下流场测点的压力信号、全压随时间变化曲线以及回流在叶栅中的时空运动图谱,明确风机内流从大流量工况的稳定状态到最高效率点的周期性脉动再随流量进一步减小逐渐完全失稳的演变过程。大涡模拟不仅识别到风机r-θ截面流场各工况下的低频脉动,还捕捉到叶道前缘分离涡的周期性脱落过程及其频率特征。（3）针对不同过流部件提出多种非对称改型措施以抑制风机小流量工况下加剧的回流,并结合试验及数值结果给出相应最优设计参数。基于改进NSGA-Ⅱ算法对双圆弧叶片展开寻优,所得最优叶型其狭长叶道及较缓尾部曲率在抑制吸力面气流二次分离的同时可阻止叶道被回流贯穿,风机压力全工况提高2-5%,效率提升约1个百分点;在蜗舌下游90°位置以二次间隙0.02D2进行型线切割则可改变跨叶轮流重入叶轮的位置,小流量工况下的叶轮做功增幅高于蜗壳切割带来的额外流动损失,整机风压因此增大近7%;创新设计非对称D型集流器,其直边圆心距lD/Rnozzle=0.7且沿150°方向安装时可将跨叶轮流和间隙泄漏屏蔽使其无法形成倒流,进而削弱风机进气室旋涡,关死点风压因此提升约6%。