面对日益严峻的能源问题与环境问题,清洁无污染能源成为人们研究的热点问题。在汽车领域,污染小、效率高的质子交换膜燃料电池已成为未来新能源汽车的主要动力源。由于车载环境的特殊要求,离心压气机成为最具潜力的燃料电池专用压气机形式,其性能对整个燃料电池系统的功率密度有着重要影响。因此,研发燃料电池专用离心压气机对促进我国新能源汽车技术的进步有着重要意义。本文开展了基于空气悬浮轴承的车载燃料电池离心压气机研究,主要研究内容和结果如下:（1）本文针对应用于100k W等级燃料电池电堆的离心压气机进行设计。压气机额定转速95000rpm、设计流量0.125kg/s、总压比为2.5、效率要求不低于70%。总体结构方案采用两级串联形式,叶轮以背靠背形式布置于空气轴承轴颈两端。通过数值模拟计算,得到了叶轮性能曲线,并对内部流场进行了流动分析。在此基础上设计了扩压器与蜗壳,构建了两级压气机模型。数值计算结果表明,在设计工况点压气机总压比为2.54,等熵效率为73.375%,满足了初始设计要求。（2）搭建离心压气机性能测试实验平台,对所设计的压气机样机进行性能实验,验证是否满足要求。实验结果表明样机符合传统离心压气机的运行特点。由于实验条件限制导致实测数据与数值模拟结果有一定误差,其中压比最大误差为6.65%,效率最大误差为5.8%,均在可以接受的误差范围内,因此认为实验数据具有一定的可信度,同时也验证了CFD仿真方法的可靠性。（3）对压气机两级叶轮进行了优化设计。以等熵效率为目标,压比为约束条件,通过参数化造型,结合神经网络模型和遗传算法,得到了叶轮的优化方案。通过对比优化前后叶轮性能得知,在设计工况点,第一级叶轮压比提升4.35%、效率提升4.22%;第二级叶轮压比提升2.78%、效率提升1.96%。设计转速的计算结果显示,两级叶轮整体性能均得到提高,大流量工况范围提升效果更为明显,叶轮内部流动损失减小,流场情况得到改善。对优化后叶轮进行整机计算,结果表明设计点整机压比提升5.5%,等熵效率提升2.34%,优化后压气机性能得到提升,达到了优化目标。本文通过对压气机的设计计算和性能实验,得到了满足车载燃料电池需求的高速离心压气机,并对初始叶轮进行了优化设计,提高了叶轮性能,为车载燃料电池用离心压气机的后续研究提供了参考。