微型离心压气机由于其结构紧凑、单级压比高和可以轴向排气等特点,广泛应用于多个领域。本文进行了开发系列化微型压气机的前期工作,根据某微型离心压气机的设计要求,对压气机进行了初步设计和实验台的搭建,通过数值计算的方法对压气机的性能和内部流场进行了详细分析,并对初步设计的压气机进行了多目标优化。本文主要研究内容如下:首先,初步设计离心压气机。根据设计要求,对压气机展开一维热力设计,并通过MATLAB软件,建立一维设计的计算界面;在一维设计的基础上,对模型进行三维设计和三维建模。初步设计完成后,进行了实验台的搭建和低转速实验,获得了压气机部分性能曲线。然后,采用NUMECA软件对初步设计的离心压气机进行性能和内部流场的数值模拟;根据计算结果,绘制压气机在不同流量下的预测性能曲线,并详细分析压气机内部流场情况。最后,为了提高总压比和等熵效率,对压气机进行了优化设计。在叶轮部分,进行了一维和三维优化设计,首先,采用BP神经网络和遗传算法相结合,应用MATLAB软件对叶轮进行了一维多目标优化,并得到了Pareto解集;然后,在一维优化的基础上,通过Design3D软件对叶轮叶型进行了三维优化设计。在扩压器部分,调整了扩压器的叶片数目。利用NUMECA软件对优化后的压气机进行数值分析,结果表明:优化后压气机的性能有了较大的提升,在设计工况下,压气机的总压比提升到了2.45,等熵效率提升到了0.73,稳定工作范围也明显扩大,满足了设计要求。同原型相比,叶轮进口的高马赫数区域消失,但出口仍然存在较大的流动损失;扩压器部分,流动损失大大减少,出口的总压和静压都有较大的提升。