离心压气机作为一种重要的增压装置,凭借其压比高、体积小、功率密度高、结构简单、可靠性高的优点,广泛应用于各类中小型航空发动机。随着技术的不断发展,航空领域对高性能离心压气机提出了越来越高的要求,单级离心叶轮的总压比越来越高,下游扩压器承担着对高速、不均匀、非定常的叶轮出口气流减速增压的艰巨任务。本文基于教研室自主开发的高精度CFD程序NUAA-Turbo2.0,使用SST湍流模型和相位延迟法,对Ziegler实验研究的离心压气机进行了定常与非定常数值研究。通过改变叶轮的叶尖间隙高度及分布规律,研究发现无论是减小前缘还是后缘间隙高度,都可以使离心叶轮在设计状态下的总压比和等熵效率提高。单独减小前缘间隙高度,尾迹区向压力面移动;单独减小后缘间隙高度,尾迹区向吸力面移动。改变叶尖间隙高度对尾迹区位置的影响,实质上取决于两种作用相反、相互抵消的二次涡强弱的变化。通过改变叶轮和扩压器间的径向间隙,研究发现在径向间隙较小时,由于尾迹流体对扩压器压力面的分离区域周期性地填充,抑制了扩压器压力面的流动分离,从而导致扩压器通道的扩压能力提高。而在径向间隙较大时,由于掺混过程更充分,尾迹流体对流动分离的抑制作用减弱。扩压器叶片对叶轮出口流场非定常扰动的影响可以分为堵塞作用和分流作用,两者共同作用导致上游流场结构呈现周期性变化。为更好地设计与超声速叶轮相匹配的扩压器,本文通过商用软件对超声速进口扩压器流场和激波结构进行了初步研究。通过分析不同背压下扩压器流场激波结构,研究发现两方面作用相反的因素共同影响着吸力面的流动分离。背压增大一方面使得通道激波不断向上游移动,附面层分离提前,流动分离增强;另一方面使得激波前马赫数降低,激波强度减弱,流动分离减弱。进口来流在较小负攻角状态下流动分离较弱,此时正激波恰好位于喉道位置,几乎垂直于吸力面。