离心压缩机作为在国民经济中占有举足轻重地位的通用机械产品,其运行性能的优劣对能源的充分利用与否有很大影响。随着经济社会的快速发展,能源需求量在不断提高,因此,改善离心压缩机性能进而提升其运行效率,充分利用现有能源,显然有着非常重要的现实和长远意义。叶轮作为离心压缩机的核心部件,其运行性能决定着整个机器的效率。因此,如何提升叶轮气动性能,改善叶轮转子动力学特性是本文研究的重点。本文针对某厂的样机半开式叶轮进行优化分析,具体研究主要集中在叶片型式及叶轮背盘结构两个方面。本文利用叶轮机械领域专用的CFD分析软件NUMECA进行模拟,对某型半开式叶轮内部流场进行分析研究,查找叶轮存在的问题,并利用现有的国际著名的叶轮机械设计软件NREC进行优化设计。通过软件的新型设计,在保证原始叶轮具体结构及整级装配方式不变的基础上,多变效率提升了2.05%。新型设计方法的采取,虽然提升了叶轮运行效率,但相对于现今叶轮的高效率高性能来讲,提升幅度并不是很理想,叶轮效率依然很低,不符合高性能叶轮设计的要求。基于进一步提升叶轮效率的目的,本文针对叶轮背盘结构进行了新型设计方案的提出,利用有限元分析软件ANSYS,在综合考虑叶轮自身运转所具有的离心力及流场气动载荷共同作用等因素,也即在考虑流固耦合作用的情况下,对叶轮进行有限元分析,综合考虑叶轮应力及应变等因素,得到了最优的设计方案。最优叶轮背盘设计方案明显改善了叶轮的整体性能,将叶轮运行振动幅度减小了一半左右。原始叶轮振动幅度大也是叶轮叶顶间隙设计为0.6mm的直接原因。通过优化设计之后,我们可以更加精准的控制叶顶间隙,将其值控制在一个更加理想的范围之内。利用NUMECA对最终设计的叶轮进行CFD模拟,发现叶轮多变效率有了2.966%的提升,最终叶轮运行多变效率达到了90.689%。本文针对三种叶轮型式进行了叶片表面静压力载荷分布对比,发现最终新型叶轮叶片表面载荷分布更加均匀、合理。最后本文也进行了变工况模拟分析,发现最终新型叶轮在变流量条件下,依然可以拥有较高效率,说明运行稳定,变工况性能良好。