当前我国能源与环境形势严峻，深入开展绿色可持续发展极其必要，对太阳能、地热能、潮汐能等新型能源加以利用或进行余热回收能有效缓解能源紧张并改善环境，有机工质朗肯循环作为这些低温、低品位能源利用的有效途径逐渐受到人们的关注。本文将针对低温有机朗肯循环系统，对10kW级小功率有机工质向心透平进行设计研究，主要内容如下：　　首先通过MATLAB将筛选法及遗传优化算法相结合，编写向心透平的一维设计程序，对向心透平进行气动设计优化，优化设计的透平效率可以达到80.96%。然后根据一维气动设计参数，对向心透平各部件进行建模及网格划分，并对整机通流部分进行模拟计算，根据模拟结果可知，透平整体性能良好，但在动叶入口处，会产生激波，造成前缘边界层分离，动叶损失提高，导叶栅与动叶轮的匹配仍存在一定优化空间，通过对比模拟参数及设计参数，指标参数的误差均在许可范围之内，参数吻合度较高。　　通过研究叶顶和叶根间隙对叶轮流场的影响，来判断闭式叶轮、半开式叶轮及开式叶轮性能差别，结果发现：间隙的存在会降低叶轮性能，且叶顶间隙比叶根间隙影响更大，对小功率向心透平采用闭式叶轮有一定的必要性。　　考虑到小功率向心透平出口处易发生流道堵塞，本文对叶轮进行了分流叶片叶轮造型分析，研究分流叶片的周向偏置及叶长对叶轮性能的影响。结果表明：分流叶片的偏置和长度对叶轮性能均有较大影响，分流叶片的最佳偏置在0.5～0.6之间，最优叶长为主叶的80%。　　对闭式叶轮及半开式叶轮进行有无气动力加载的静强度分析对比。结果表明：闭式叶轮的整体形变小于同工况下的半开式叶轮，但最大应力值远大于半开式叶轮，此外，在高转速的小功率透平中，气动力对叶轮的形变及应力分布影响不大。随后对不同周向位置及叶长的分流叶片叶轮进行静强度分析，研究分流叶片对叶轮形变及应力分布的影响，结果表明：与周向位置相比，分流叶片叶长对叶轮的结构影响更为显著。