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离心压气机具有结构简单、单级压比高的优点,被广泛应用于能源动力领域。级压比、效率、工作范围是反映离心压气机性能的重要参数,一维或二维性能预测模型可快速预测压气机性能,是离心压气机气动设计的重要环节。其预测精度取决于损失模型、滑移因子模型和失速预测模型等一系列经验模型的精度,但目前这些经验模型无论在精度上还是在适应性上都存在一定的局限性。本课题针对经验模型,重点开展损失模型选择准则研究、优化滑移因子模型和建立失速预测模型等工作,进一步提高一维性能预测方法和二维通流特性预测方法的预测精度。结合叶片设计技术,完善离心压气机气动设计方法。论文主要研究内容与结论如下:（1）建立并完善基于经验损失模型的一维性能预测方法。通过对现有文献中主要损失模型进行测试分析,并根据进口叶尖相对马赫数和比转速,提出一种新的损失模型组合选择准则。利用8个公开叶轮和1个本课题组叶轮对该新的损失模型选择准则进行验证,发现新的一维性能预测结果与实验值较为一致。与传统的损失模型组合相比,本文提出的损失模型组合选择准则更优异。（2）建立并完善基于流线曲率法的S2m流面通流特性预测方法。滑移因子模型作为二维通流特性预测的重要参数,Qiu滑移因子模型未能考虑二次流对滑移的抑制作用,造成Qiu模型预测能力存在不确定性和适用范围不足。本文通过数值研究滑移因子随流量的变化特性,并在Qiu模型基础上,考虑周向二次流对滑移因子的抑制作用,建立改进的离心压气机滑移因子模型。将改进的滑移因子模型用于建立基于流线曲率法的S2m流面通流特性预测方法。与Qiu模型相比,改进的滑移因子模型预测精度更高,从而令本文建立的S2m流面通流特性预测方法更优越。（3）建立基于叶顶泄漏流动机理的失速预测模型。目前的失速预测模型（Model I）主要基于实验统计数据建立,缺少理论支持,预测精度较低。本文从流动机理出发,通过数值研究叶顶泄漏流特性,证明在离心压气机失速时,叶顶泄漏流与主流交界面到达前缘,并将此作为判断失速的准则。在Chen方法基础上,结合叶片载荷计算,建立1D-TT Model预测叶顶泄漏涡轨迹;借鉴Cameron和Ye思想,利用主流/叶顶泄漏流动量平衡原理确定交界面位置;并建立叶顶泄漏流的有效起始位置与转速、叶顶间隙的关系,以叶顶泄漏流与主流交界面到达前缘为失速准则,从而建立亚音速离心压气机一维失速预测模型（Model II）。实验和CFD验证结果均表明,与传统模型（Model I）相比,Model II预测精度更高。（4）离心压气机气动设计方法研究。本文利用前三章建立的性能预测方法,结合叶片设计技术,建立离心压气机气动设计方法。应用该气动设计方法完成了三个离心压气机设计实例,并进行数值验证。结果表明,该气动设计方法可高效完成离心压气机设计任务。