半开式离心压气机由于拥有效率高、压比大、工作范围大等优点。在汽车、船舶、武器装备以及石油化工等行业中半开式离心压气机得到了广泛应用。叶轮是离心压气机的重要零部件,而叶轮的叶顶间隙尺寸是其重要参数之一,它对增压器的工况范围、效率、最大压比、能量的传递和损失以及二次流、噪声都有重要的影响。由于加工工艺以及叶轮结构强度等工程实际需求,过小的间隙尺寸较难实现,因此需要在整体性能与工程实际间做到平衡,找到较合适的叶轮间隙尺寸,以同时兼顾高压比、高效率、大稳定工况范围,小失速点流量等因素。为研究叶轮叶顶间隙同叶轮气动性能之间的关系,本文选用某内燃机小型增压器的离心压气机部分为研究原模型,首先利用三维造型软件UG对离心压气机的叶轮及蜗壳进行几何建模,然后采用CFD(Computational Fluid Dynamics)技术对四种不同叶顶间隙尺寸的压气机在气动性能、叶顶载荷、叶轮内部流场等方面进行了具体研究。同时,将CFD的仿真数据与试验数据进行了对比,以保证此次模拟计算的准确性。最后,针对叶轮的结构参数利用numeca软件在多工况下自动优化,大幅度提高了离心压气机的综合性能。根据采用四种不同叶顶间隙尺寸的离心压气机数值模拟结果显示,半开式离心压气机的压比及效率均随着间隙尺寸的增大而减小,且当间隙超过一定程度以后,减小程度明显加快,他们之间是非线性关系。而且适当的间隙尺寸还能有效增大半开式离心压气机的工况范围、失速流量点也有所前移。此外选取大中小三个质量流量工况点的叶顶气动载荷以及静压分布可以看出它和间隙泄露量有着相似的规律。离心压气机在三种工况下,在叶片叶尖位置均出现了不同程度的速度梯度,导致在叶尖处的间隙产生泄漏流动;在压气机的非设计工况下,由于叶片吸力面与压力面压力差较大,造成气流掺混十分剧烈,出现了明显的“射流-尾迹”现象,产生了较大的出口流动损失。同时为改善经过叶顶间隙尺寸修改的压气机,利用numeca软件对该模型叶轮进行多工况自由优化,选取大中小三个质量流量点,通过利用压气机整机压比与效率来设定目标函数,达到优化压气机气动性能的目的。