离心压气机广泛应用于军事和民用领域,它是涡轮增压器、微小型涡喷/涡扇发动机和涡轮轴发动机中最广泛使用的空气压缩系统。离心压气机的失速不仅影响其稳定工作范围,而且关系到整个压缩系统的安全性,因此,离心压气机失速问题一直以来都备受关注。失速先兆是正常流态和失速流态之间的过渡阶段,已有研究工作虽然在失速先兆类型、失速先兆的生成过程和失速先兆类型的判别准则方面取得了较大的进展,但对带有非对称结构的离心压气机失速先兆的一些关键问题研究较少。对于带有蜗壳的离心压气机而言,因受蜗壳非对称结构的影响,导致蜗壳沿周向上存在静压分布不均匀的现象,这种静压分布不均匀现象经叶轮流场逆向传播,并对压气机进口产生影响。对于失速先兆在周向上的生成位置与蜗壳非对称结构影响的对应关系目前尚未研究。此外,受安装空间等限制,离心压气机经常采用弯曲管道进气,关于不同安装角度的弯管和蜗壳耦合作用对离心压气机进口失速先兆具体发生位置的研究也未见公开发表的文献。因此,非常有必要针对离心压气机失速先兆发生位置与非对称结构之间存在的关联性进行研究。为研究以上两个问题,有必要首先明确离心压气机轮缘壁面静压分布及其传播特性。本文即从以上三个方面进行研究。首先通过实验和数值方法对比不同转速下压气机轮缘壁面静压的分布特点,分析压气机流场静压的变化特性,进而揭示蜗壳内部高静压区域产生的扰动压力波动沿叶片槽道逆向传播的途径。为了更全面地分析全流量范围内轮缘壁面静压的分布,在离心压气机轮缘沿流向方向上设置了12个测点,每一个周向位置上有6个测点,共设置了72个静压测点。通过实验数据分析,发现轮缘壁面静压的周向分布在离心压气机最高效率点时最均匀,而小流量工况下,部分测点静压在周向上的分布曲线除了因为蜗壳的影响存在静压峰值以外,还出现了静压凸起的现象,这种现象在临近设计流量下也会出现。失速先兆最有可能在压力峰值点和静压凸起区域生成。不同转速下的小流量工况,分流叶片前缘位置上静压周向分布都会出现双峰值现象,分别对应静压峰值点和静压凸起区域,两个峰值周向间隔约180°。在此基础上分析失速先兆引起的流场结构变化,确定所研究的离心压气机出现的失速类型。旨在阐明带有蜗壳的离心压气机蜗舌与失速先兆最先出现位置的内在关系,从而揭示带有蜗壳的离心压气机失速先兆形成的原因。通过观察压气机轮缘壁面静压峰值可以发现,在小流量工况下,蜗舌对气流的阻滞作用使得流场在扩压器出口周向55°附近出现高静压区域,该区域形成的扰动波逆向传播至扩压器内部,从而在扩压器内部从出口到进口形成明显的高静压峰值,扩压器内部的高静压继续逆向传播到叶轮进口115°周向位置,诱发经过该位置的叶片前缘叶尖附近出现前缘溢流,从而判定压气机出现突尖波失速先兆。上述分析表明,离心压气机叶轮进口最先出现的失速先兆信号是由蜗舌所诱发,蜗舌决定了失速先兆最先发生的位置。基于直管进气下蜗壳非对称结构对压气机进口失速先兆发生位置的影响规律,研究弯管在不同安装角度下与蜗壳的耦合作用对进口失速位置的影响。一种安装角度(115°)是弯管形成的低总压区域与蜗壳形成的高静压区域分别作用在相同叶片槽道的进口和出口(M1模型),另一种安装角度(295°)为对比模型(M2模型)。通过对比不同安装角度弯管进气对离心压气机内部流场和失速过程的影响发现,对于M1模型,叶轮进口低总压区域和蜗舌诱导的高静压区域共同作用在同一个叶片槽道,导致位于115°周向位置的叶片前缘最先形成前缘溢流。对于M2模型,叶轮进口低总压区域和蜗舌诱导的高静压区域作用在不同叶片槽道,叶片前缘溢流最先在295°周向位置上出现,然后又消失。与此同时,受叶轮出口高静压区域影响,在115°周向位置上出现第二次叶片前缘溢流。两个模型相比,M2模型叶片前缘溢流形成过程更加缓慢。观察叶片前缘溢流区域内气流轴向速度和静温时变过程发现,气体回流使前缘溢流区域内温度急剧上升,轴向速度分量显著下降。上述现象说明,离心压气机进口失速先兆出现的周向位置由叶轮进口低总压区域的周向位置和叶轮出口高静压的影响区域共同决定。