离心式压缩机在工业中的地位举足轻重,是多个重要行业的关键生产工具,也是衡量一个国家生产力水平的标准之一。随着科学技术的飞速发展,工业水平不断提升,人类社会的生产规模越来越大,在这种背景下离心式压缩机向着大型化、精密化方向发展,对离心式压缩机的性能提出了更高的要求。叶轮作为核心部件,在运行过程中受到流体载荷、离心力载荷等多种不同荷载的共同作用,极易受损,同时产生激烈的振动,甚至发生共振,发生故障,造成经济损失和人员伤亡。为了在叶轮发生故障时查明原因以及预防故障的发生,也为了对叶轮进行优化设计,提高叶轮的安全性和工作效率,本文研究了离心式压缩机叶轮工作状态下流场的分布情况和不同工况对叶轮性能的影响,同时分析了流固耦合作用下叶轮的振动特性,并对工作状态下的叶轮振动情况进行了实验测试,本文的具体内容如下:（1）分析了流体运动的特征,研究了叶轮流固耦合数值模拟的方法;推导了流体的控制方程,根据叶轮实际情况选取了合适的流体计算模型,并选取了适合本文研究的应用模拟软件。（2）根据离心式压缩机叶轮实体尺寸,利用ANSYS Workbench软件和三维绘图软件Solidworks绘制了叶轮模型,叶轮模型完整且尺寸精确;建立了叶轮的单通道流场域,对叶轮及流场域进行了网格划分和物理定义,利用CFD模拟仿真软件CFX对叶轮内部流场进行计算求解,得出了压缩机工作状态下叶轮内部的流体压力分布情况以及流速流向的规律;分析了不同工况对叶轮性能的影响,得到了叶轮在不同叶片数目、不同叶顶间隙以及不同流量下的出口压力和工作效率,发现存在一个最适宜的叶片数目和流量使叶轮的效率最高。（3）根据离心式压缩机叶轮实际工作情况,利用Workbench平台预应力模态分析模块分析流固耦合下叶轮的振动特性,通过单向流固耦合的方法将计算出的流场载荷施加到叶轮上,然后对叶轮进模态求解,得到叶轮在不同转速下的固有频率和振型,结果表明叶轮的固有频率随着叶轮转速的增大而随之增大;同时分析了不同转速下叶片上的应力分布情况。（4）设计了实验方案并自主搭建了实验系统,采用接触式测量方法对工作状态下叶轮的振动情况进行了实验测试,解决了高速旋转下信号传输的问题,采集到了完整准确的信号;通过对信号进行处理分析,得出压缩机叶轮的共振转速、动频、阻尼比以及不同转速下测点的应力值,并将应力的实验结果与仿真结果对比分析,误差在允许范围内,验证了仿真方法的正确性和实验方法的可行性。本文在对叶轮研究过程中,使用数值模拟的方法得到了叶轮的流场分布情况以及振动特性,同时使用实验测试的方法得到了叶轮的共振转速和动频,对旋转机械领域故障的诊断以及故障的预防提供参考,也为旋转机械数值模拟研究方法和实验测试方法提供借鉴。