利用三维数值模拟的方法对一跨音速离心压缩机进行了气动设计优化分析，研究了变叶片数和分流叶片结构对叶轮以及级性能的影响。结果表明：在固定叶片数下，不同长度的分流叶片在小流量下性能差距不大，但是在大流量工况下，带有长分流叶片的叶轮性能迅速下降；不应该简单地选择长叶片的截短作为分流叶片，分流叶片的型线优化同样有必要，也应该引起足够的重视；对本文算例，通过对不同叶片数、不同分流叶片形式的研究，最终确定18～20为最佳叶片范围，其整体性能优于原设计。

对单级跨音速离心压缩机具有对称和非对称两种形式的圆形截面蜗壳的内部流动进行数值研究，分析蜗壳内部流动以及蜗壳与扩压器相互作用所导致的流动现象和不同工况条件下蜗壳进口周向流动的不均匀性以及两种蜗壳布置形式下各部件的流动损失。计算结果表明：在设计流量下和大流量下，对称蜗壳的蜗舌附近叶片扩压器通道中出现了回流，发生位置都在叶片扩压器叶片凸面；偏心蜗壳仅在大流量时出现回流现象，蜗舌附近区域内部流动情况略好于对称蜗壳。在非设计流量下，静止部件内部损失均大于设计流量，其中在大流量下尤为明显：扩压器内部损失在静止部件总损失中均占到80％以上，蜗壳内部损失小于20％；小流量下叶片扩压器内部损失所占比例小于大流量工况。