当前小推力航空发动机及小功率民用燃气轮机对压气机的结构和性能提出了新的挑战,除了要达到设计所需的流量、压比和效率以外,也对机动性和灵活性等方面提出了更高的要求。与多级轴流式压气机相比,多级离心压气机具有重量轻、体积小、单级加功量大的特点,采用多级离心压气机成为解决这一难题的重要途径。与国外相比,我国对多级离心压气机的研究刚刚起步,为了减小技术差距,缩短研究周期,提高设计能力,开发多级离心压气机的快速高效气动设计平台成为了首要任务。多级离心压气机的气动设计,包括一维初步设计、流道成型、S2流面计算、叶片造型、三维CFD验证等阶段。由于离心旋转机械S2流面计算偏差较大,可靠性较低,一般直接改以Bezier曲线给定叶尖、叶根构造角的方式完成叶片造型,继之以三维CFD验证。本文在算法方面的工作主要包括:1.对一维初步设计中的单级离心压气机模型进行改进,并以Krain叶轮为算例进行校核;加入弯道、回流器设计模块;引入压比分配、参数优化算法;完成多级离心压气机初步设计模型。2.开发了一种多级离心压气机流道造型算法;发展了基于直纹面几何成型法的叶片造型技术;基于OpenGL技术,发展了可视化造型算法,使气动设计与造型结果同步显示,设计工作更加直观。3.完成所有算法的计算机程序实现,将算法模块封装为动态链接库(dynamic link library,dll),实现算法保护功能。4.以上述程序及算法为基础,开发出具有友好用户图形界面的多级离心压气机气动设计平台,能够快速实现高性能离心压气机的气动设计。在此软件平台上,本文又继续进行了如下工作:5.用该软件设计了一台流量为3.5kg/s、压比为9的高负荷双级离心压气机;并用NUMECA求解器进行了三维性能验证;对一些影响多级离心压气机气动性能的影响因素进行了详细分析。