冶炼、化工、气井油井等的工业尾气中具有大量可利用的低品质能量,向心透平在这种余能回收利用上具有广泛的应用空间。进行可靠的向心透平设计及性能研究,对于节能降耗具有重要的工业应用价值及战略意义。本文采用基于一元稳定流动原理成功设计出给定工况高效率向心透平叶轮;使用Fortran语言编制了向心透平热力设计计算程序,采用非可展直纹抛物面成型法在给定工况下所获得的叶片基本参数的基础上建立了叶片三维模型,利用NUMECA软件对所设计向心透平进行了数值模拟;从几何角度出发提出了一种新的、更快捷、更高效的插值子午流道型线成型方法;分析对比了插值子午流道型线与传统设计子午流道型线的流动特性,表明了本文提出的插值子午流道型线可获得更合理的流场,其总体效率在传统设计基础上可提高1.5个百分点。最后利用NUMECA软件对某型号实际向心透平进行了数值模拟和详细分析,验证了此透平叶轮是高效、设计很成功的叶轮,并将之与本文所设计的向心透平流动性进行比较分析,得出本文设计透平在靠近轮盖侧可获得更好的流场,也佐证了本文采用非可展直纹抛物面成型法设计的叶型的合理性,以及基于一元稳定流动可快速设计出效率较高的向心透平。