空压机是氢燃料电池系统的关键部件，而电机直驱离心式压气机凭借其高效率等特点成为燃料电池系统的首选。为了克服轴向力和电机转速限制问题，两级背对背式离心压缩机成为广泛应用的一种布局形式。然而该型离心压缩机存在两个串联的离心叶轮和蜗壳，以及较长的级间管道，部件之间性能相互影响，因而对设计提出了新的挑战。本项目基于伴随优化方法针对氢燃料电池一型背对背式两级离心式空压机的叶轮、扩压器、蜗壳和级间管道等气动部件开展优化设计。

对叶轮和扩压器完成建模、网格划分和CFD计算，分析内部流场，探究流动机理和影响效率的关键。再进行伴随优化设计，完成对叶轮及扩压器效率和压比的提升，为今后的其他类似项目打下基础和工程依据

对蜗壳及级间管道进行建模、网格划分和CFD计算，研究气流在管道中的流态，进行伴随优化设计，完成对蜗壳及管道进出口压降的降低和出口流态的均匀度提升，为蜗壳及管道优化提供经验

1、 完成了各气动部件的仿真计算，得到了其性能曲线；

2、 进行了流场分析，得出影响叶轮效率的关键为叶轮中部叶片的大角度弯曲叶型和对应位置的大转折流道会导致分离产生，同时叶顶间隙也会有泄漏生成；影响管道和蜗壳的流动因素主要为大转折的流道带来的二次流；

3、 完成了优化设计，使低压级效率提升2.0%，高压级效率提升1.8%，改善了管道和蜗壳内部的流态，其压降的降低幅度达到了10%左右；

4、 进行了整体耦合计算，优化后效率提升了0.4%，压比提升了1.7%，内部流态明显改善。