随着人们对清洁能源汽车追求的深入,燃料电池由于具有能量转换率高、生成物零污染、来源广泛等优点,得到国内外广大学者的关注。基于车载燃料电池对进气系统压比、效率的要求以及汽车对空间、质量的要求,离心压气机成为车载燃料电池进气系统的首选。离心压气机的性能对于燃料电池的性能具有十分重要的影响,高性能离心压气机的设计及优化具有重要意义。本文依据车载燃料电池对离心压气机的需求完成了压气机气动方案设计。对所建立的离心压气机模型进行优化设计,进一步提高压气机性能,得到性能更优的设计模型。具体工作如下:完成了离心压气机设计及仿真工作。根据车载燃料电池的要求,利用Compal、Ax Cent和Turbo Grid对离心压气机进行一维设计计算、三维造型设计和网格划分,利用软件CFX对所设计离心压气机进行仿真计算,得到压比2.05、等熵效率77.53%的压气机模型。对仿真结果进行分析发现压气机整体流动情况较稳定,符合设计要求。对离心压气机中产生的叶顶泄露、射流尾迹等非正常流域进行研究,分析了损失模型的产生原因及影响,发现效率有进一步提升的空间。完成了压气机优化设计及仿真工作。为减少初始模型中的损失、提升运行效率,利用Turbo OPT软件对初始模型进行一维多参数优化,优化条件为压比的稳定,优化目标为效率最优,对一维优化模型进行三维造型优化设计,并通过CFX对优化模型进行仿真计算。通过分析对比,优化后压比保持稳定,压气机整体效率提升3.96%,压气机内部的泄露减弱、熵增减小、射流尾迹减弱,且损失出现位置靠后,整体流动得到改善。研究了叶顶间隙大小与分流叶片长度对压气机性能的影响。通过设置四种不同的叶顶间隙数值对压气机进行数值模拟,发现随着叶顶间隙的减小,离心压气机内部流场得到明显改善,压气机整体性能也有较大提升。在分流叶片合理长度分布范围内,建立四种不同长度分流叶片模型,随着分流叶片长度的增加,压气机整体性能降低,但是降低幅度不明显,对压气机气动性能影响不大。