作为燃气轮机的部件之一,压气机耗功通常占涡轮膨胀功的1/2至2/3,因此降低压气机压缩耗功对增加燃机输出功的作用明显。湿压缩技术通过向压气机内部喷入细微液滴的蒸发,起到对压缩气流的冷却作用,降低了压缩耗功,提升了燃机的输出功率及热效率。因此,作为改善燃机性能的有效措施之一,湿压缩技术近年来备受关注。本文利用数值方法对压气机湿压缩过程机理进行了一系列研究。具体分为以下几个方面:对湿压缩压气机内部气液两相之间的传热传质过程进行了分析,采用水滴的传热传质模型来考虑湿压缩过程中连续相与离散相之间的双向耦合作用。研究了压气机湿压缩过程中水滴与壁面的相互作用以及气动力二次破碎的影响,建立了水滴撞击壁面模型及气动力二次破碎模型。分别以单级及多级压气机为研究对象,在所建立的水滴撞击壁面模型及气动力二次破碎模型的基础上,利用CFD方法对压气机进气喷雾的性能和叶栅流场进行了研究。在多级压气机湿压缩过程的研究中,讨论了不同喷雾条件下各级之间湿压缩特性的变化及水滴的径向迁移情况。结果表明,在喷雾适量、水滴颗粒尺寸较小的情况下,单/多级湿压缩压气机性能提升幅度较高;但是喷雾过量、或颗粒尺寸较大的情况下,单/多级湿压缩压气机性能提升幅度较低,甚至出现低于干压缩压气机的现象。因此,湿压缩过程喷雾条件的控制非常重要。以体积流量衡量,湿压缩使多级压气机前面级更接近于流量较大的干压缩情况,而后面级更接近于流量较小的干压缩情况,且压力与动叶负荷分布呈现出前减后增的趋势。本文对于单/多级湿压缩压气机稳定工作边界处的进气喷雾影响进行了研究。分析了单/多级压气机近失速及近堵塞边界湿压缩条件下的通流能力、整体性能以及多级压气机级间参数的变化规律。得出在适当的喷雾条件下,单/多级压气机近失速边界通流能力提升程度较高,失速现象得到抑制甚至消除;而在近堵塞边界处,多级压气机堵塞程度的变化与喷雾量及颗粒度有关。喷雾后,雾滴将会不可避免的堆积于叶片表面处形成液膜。本文以Rotor 37为研究对象,将叶片表面Wall-film模型引入湿压缩非稳态计算中,获得了不同喷雾条件下的叶片表面水膜分布形态;分析了叶片表面水膜的形成及局部撕裂过程,并将有无水膜壁面边界条件的压气机性能参数进行了对比。