随着技术水平的提高,以及涡轮增压器的大规模应用,在2008年Honeywell公司首次提出把双面离心压气机应用于小型车用涡轮增压器。双面离心压气机具有流量范围宽,相对体积小,转动惯量小等优点,具有明确的应用前景。但受限于涡轮增压器的结构形式,两侧叶轮的进气条件存在很强的不对称性。目前,对这种非对称进气的双面离心压气机的内部流通特性并没有全面的认识,对其失速边界的拓宽方法也在研究之中,本文针对以上两个问题,采用数值模拟的方法对非对称进气双面离心压气机展开研究,主要研究内容及结果如下:首先,研究了非对称进气双面离心压气机进气回流特性。重点关注了不同工况下前方和后方叶轮进气回流量的变化、两侧叶轮回流量在周向上的非均匀分布现象以及后方叶轮前回流槽和后回流槽回流速度的分布形式等问题。研究结果表明,在全工况范围内,两侧叶轮回流量都存在一定的差别。设计转速下,在大流量工况范围内,后方叶轮的回流量大于前方叶轮的回流量;而在小流量工况范围内,前方叶轮回流量大于后方叶轮回流量。不同工况下,两侧叶轮回流速度在周向上存在着非均匀分布现象,并且两侧叶轮回流速度的周向分布形式及不均匀程度存在着较大的差别。工况变化,回流速度在周向上非均匀分布程度也发生变化。前方叶轮后回流槽回流速度周向分布不均匀度及其分布形式是由前方叶轮内静压周向分布特性决定;而后方叶轮后回流槽上回流速度周向上的分布形式除了主要受所在位置上的周向静压分布形式影响外,还受到前回流槽在周向上位置的影响;后方叶轮前回流槽回流速度在周向上的分布主要由进气管道内静压的分布形式决定。在设计流量和小流量工况下,后方叶轮前回流槽截面中间弧线上不同周向位置的回流速度存在着较大的差别,且两侧中间弧线上的回流速度分布形式也不相同。前回流槽截面上回流速度的分布形式是由进气管道内的静压分布形式所决定的。其次,研究了两侧叶轮后弯角不同情况下对双面离心压气机稳定工作范围的影响。首先采用理论计算的方式获得不同后弯角叶轮的压比,根据两侧叶轮所处的工况点差异,总结出了一种求取最佳叶轮组合的方法;其次选择了两侧叶轮后弯角差不同的三个模型进行对比分析。结果表明,通过增大两侧叶轮的出口后弯角差,能够改善流量在两侧叶轮间的分配,进而减小双面离心压气机的失速流量。两侧叶轮后弯角相差10°的叶轮组合方案具有延缓工作模式转变的效果,并使失速流量减小;两侧叶轮的后弯角相差20°则会使得拓稳范围更宽,转变为前方叶轮失速状态。最后,通过简化模型研究了改变两侧叶轮的叶片数对双面离心压气机失速边界的拓宽效果。研究了具有不同叶片数的两侧叶轮组成的双面离心压气机在稳定工作范围上存在的差异。通过增加低总压进气侧叶轮的叶片数,平衡两侧叶轮的做功量和流量分配,抑制一侧叶轮的提前失速,以拓宽双面离心压气机的稳定工作范围。研究结果表明,增加低总压进气侧叶轮叶片数后,能够拓宽双面离心压气机在小流量侧的稳定工作范围。在大流量工况和小流量工况下均能够改善两侧叶轮的做功量分配,而对于两侧叶轮的流量分配则为大流量工况下略有恶化,小流量工况下大幅改善。研究结果还表明,在大流量工况,叶片数的增加增大了叶片槽道内的摩擦损失,使得双面离心压气机的效率有所下降。而在小流量工况,由于两侧叶轮流量的分配更加均衡,减小了叶轮通道中的分离涡团大小,减弱了该部分的损失,对双面离心压气机的效率有提高作用。具体来看,本文中两种改型方案,分别使失速边界拓宽了约5.6%和22.2%。