离心压缩机是一种叶片旋转式机械,通过叶轮旋转使气体压力得到提高,被广泛应用于国民经济各部门中。随着科技的发展,离心压缩机的性能逐渐提高,国际竞争趋于白热化。因此,要求设计人员设计出高压比、大流量、高效率的多级离心压缩机。离心压缩机由转子部件和静子部件共同组成,在早期的设计过程中,离心压缩机设计者更侧重对压缩机叶轮的研发工作,对静止部件尤其是回流器的关注度较低。在对流量系数为0.2的大流量多级压缩机的开发和分析工作中,研究人员发现压缩机第一级出口流场不均匀,对气流在第二级叶轮内的流动产生很大的影响,使第二级叶轮效率较设计状况明显下降。因此,改善第一级出口流场的均匀性是提高离心压缩机效率的途径之一。本文首先对第一级回流器的流场进行分析,摸清造成第一级出口不均匀流场的原因。通过流场分析发现,回流器入口来流非常不均匀,不同叶高气流角度相差较大,气流在轮盖侧及轮盘侧造成正负冲角。在回流器流道内,有强烈的二次流漩涡产生,在第一级出口截面产生较大的正向和负向周向速度,使得下一级叶轮入口条件恶化,效率大幅降低。为了确定回流器不均匀来流对级出口流场均匀性的影响,将回流器入口条件改为均匀进气,并对第一级回流器及下一级进行CFD计算。结果显示,均匀进气条件下,回流器流道内不再产生二次流漩涡,级出口流场均匀性显著提高,第二级效率和整机效率均显著提高。这说明回流器入口不均匀来流是造成其内部二次流漩涡的主要原因。根据回流器流场特点,分别采用三个方案对回流器叶片进行修改。方案一对回流器叶片入口安装角的分布进行修改,使其与来流气流角度相匹配。结果显示,对回流器入口叶片角度的修改并没有使流场得到改善。方案二根据回流器出口气流角分布规律,降低轮盘及轮盖侧出口叶片角度,提高叶中截面出口叶片角度。该方案使回流器出口流场明显改善,但由于气流在弯道内转弯作用,使级出口流场的均匀性较回流器出口流场较差。方案三在方案二的基础上,将回流器叶片延长至弯道中部。数值模拟结果显示,该改进方案第一级出口截面流场的均匀性得到显著提高,第二级单级效率提高1.7%,整级效率提高0.7%。对方案三的模型进行变工况计算,其性能曲线明显高于原模型,在90%工况点处,效率提高幅度最大,提高了2.2%。结果证实,通过对回流器叶片的修改,改善了压缩机第一级出口流场的均匀性,使整级效率明显提高,小流量工况提高尤为明显。