内燃机的节能与CO₂减排对于可持续发展社会建设具有重大意义,缩小排量技术是当前内燃机节能的主流技术。涡轮增压是实现缩小排量的关键。涡轮是回收来自废气能量的核心部件,进一步提高涡轮性能是发展高性能增压技术的重要内容。现有研究表明,双入口涡轮在瞬态性能和内燃机扫气方面具有极大优势。实际内燃机工况中,双入口蜗壳的两支绝大部分情况下均是处于部分进气状态。本文以全三维CFD流动分析为基础,发展适用于双入口涡轮的性能预测模型,并实现与内燃机性能模型的耦合。主要内容包括:根据涡轮流动特征,将涡轮分为蜗壳入口、叶轮入口和叶轮出口三个控制面,并基于涡轮一维气动热力学理论,建立了基本性能预测模型;详细探讨了涡轮损失模型的建立,蜗壳内损失包括总压、涡旋和堵塞损失,叶轮中损失包括攻角、叶轮通道、叶尖间隙和摩擦损失等。采用涡轮全三维CFD仿真方法开展一型自主设计的双入口涡轮不同部分进气工况时的详细流动机理分析研究。结果表明,叶轮的效率性能在叶尖进气（SI）时比叶根进气（HI）时要高。流动机理分析显示,不同部分进气工况蜗壳在叶轮入口流场产生显著的叶高向畸变,该畸变进一步向叶轮内传导,在叶轮入口叶片前缘附近产生了不同拓扑结构的漩涡。该漩涡结构逐步向叶轮出口演化,导致HI工况漩涡结构主要聚集在出口叶尖附近,而SI工况则主要聚集在出口叶根附近,最终导致HI工况的熵增高于SI工况。同时,流场研究显示了双入口蜗壳出口流场的详细流动特征。基于该流动特征分析,最终建立了针对双入口几何特征的蜗壳性能预测模型。基于实验测量以及CFD仿真结果,开展了两种蜗壳几何结构的涡轮性能预测模型校核与验证。结果显示,单入口涡轮的流通能力和效率等性能均与实验结果高度吻合,双入口涡轮模型的预测结果和CFD仿真数据进行了对比,结果的一致性良好,从而验证了所建立的涡轮性能预测模型具有较高的可信度。同时,基于模型开展了主要模型参数的敏感性分析。最后,基于特征线法对涡轮模型与内燃机气系统边界进行处理,最终实现了涡轮性能预测模型与内燃机性能模型的耦合。基于该耦合模型,初步探讨了涡轮主要几何参数对内燃机性能的影响规律。