当今社会能源短缺问题越来越严重,为提高能源转化电能的效率,全球相关学者对高性能的动力循环关注也越来越多。超临界二氧化碳（S-CO2）布雷顿循环发电系统是下一代最具有潜力的系统,其优良的特性和对发电技术可能带来的颠覆已经受到了越来越广泛的认知,被行业内专家认为是未来下一代的先进动力循环。S-CO2离心压缩机作为该动力循环的核心部件之一,其性能的好坏直接影响着整个系统的运行。本文采用数值模拟计算的方法对S-CO2离心压缩机进行研究,分析了S-CO2离心压缩机分别匹配有叶扩压器与无叶扩压器时对压缩机性能的影响,同时分析了不同进口温度和压力对压缩机稳定工作裕度影响,针对前面的研究进行扩稳设计并进行数值计算。下面将阐述本文的主要研究内容及相关的一些结论。本文以CFD数值模拟方法开始,对所使用的NUMECA软件相关的理论进行阐述。使用美国Sandia实验室所公布的主压缩机来探究不同精度等级的网格和物性分辨率对数值模拟计算结果的影响,并与实验数据进行比较,以此获得正确的数值模拟计算方法。采用数值模拟计算的方法,对某一10 MW级S-CO2离心压缩机分别匹配有叶扩压器和无叶扩压器时进行数值模拟计算,重点分析压缩机匹配不同扩压器时性能变化和稳定工作范围的变化。研究发现压缩机匹配有叶扩压器时其稳定工作范围明显减小,但整体性能更好。采用数值模拟计算的方法对匹配有叶扩压器压缩机时不同进口温度和压力下的工况进行计算。重点分析了不同进口温度和压力对压缩机性能及稳定工作裕度的影响,当压缩机进口流体的物性越靠近超临界类液相线时,压缩机的性能就越好。对不同进口温度和进口压力工况时压缩机内部发生冷凝区域的范围进行比较,发现温度越低或者压力越低时,在压缩机叶片前缘位置发生冷凝的区域就越大。针对前面采用有叶扩压器时,压缩机性能提高但稳定裕度减小以及不同进口条件对压缩机稳定裕度影响等问题,结合目前航空扩稳应用案例,采用自循环处理机匣技术对S-CO2离心压缩机进行扩稳设计,并进行数值模拟计算,分析了自循环处理机匣对压缩机内部流场的影响,并进行了机理解释。