离心压气机由于压比高、结构简单、易于维护等优点在分布式发电及热电联供等行业具有广泛的应用,在国家经济体系中占有极其重要的地位。无叶扩压器旋转失速作为离心压气机中最常见的旋转失速类型,并且其工作范围比叶片型更大,使用频率更高。因此,研究无叶扩压器旋转失速机理及起始点具有重要意义。无叶扩压器内流动不仅受上游叶轮的影响,而且与扩压器本身尺寸结构有关。因此对于半径比不同的无叶扩压器,其失速机制及失速模式也会存在差异。本文对无叶扩压器半径比不同的两种离心压气机进行数值模拟,重点研究扩压器半径比对扩压器失速诱发机理的影响,得到以下主要结论:通过改变扩压器出口流量进行稳态模拟发现,两种扩压器入口处流场变化规律一致:在大流量下,扩压器盘侧形成回流区而核心流靠近盖侧,随着流量的减小,回流区在盘侧消失而在盖侧出现,核心流则由盖侧移动到盘侧。在半径比为1.5的扩压器出口处周向上流动不均匀,高速区和低速区交替分布,射流-尾流结构影响至扩压器出口;对于半径比为1.8的扩压器出口流动在周向上流动均匀,射流-尾流结构难以影响至出口处。研究发现边界层失稳是诱发短无叶扩压器旋转失速的关键,在其影响下失速形成过程如下:由于无叶扩压器半径比较小,叶轮出口的射流-尾流对无叶扩压器流动影响较大,导致扩压器出口流动在周向上不均匀,高速区和低速区交替分布。当流量减小时,在无叶扩压器出口低速区最先出现一个回流区,随着时间推移,接着又有三个回流区出现。随着失速演化,最终形成3个稳定的失速团。通过对半径比为1.8的宽扩压器研究发现核心流流动不稳定对失速的影响至关重要。在未失速时,无叶扩压器盘侧有回流区,盖侧没有回流区,扩压器出口流动均匀。随着叶轮旋转,盘侧和盖侧同时有回流区的产生,导致核心流流动不稳定,使扩压器出口流动不均匀,在扩压器盘侧出口出现回流,并且回流区数目与压气机流道数目相同。随着叶轮旋转,扩压器出口回流强度加强,并逐渐发生合并,最终形成4个稳定的失速团。通过改变半径比为1.8的扩压器失速流量,发现存在两种不同的失速现象。在较大失速流量下,失速团数目为四个,失速团转速较低为30.9%叶轮转速,当失速流量减小到0.4kg/s,失速团数目减少为三个,但失速团转速增大为38.5%叶轮转速。