随着离心压气机负荷的不断提高，离心叶轮出口马赫数随之不断增加，出口气流也变得更加不均匀，使得扩压器的工作条件恶化，大大降低了离心压气机的性能，导致紧凑高效扩压器的设计非常具有挑战性，成为制约高压比离心压气机应用于工程实际的主要技术障碍。管式扩压器（如图1）由于具有较高的效率以及较宽的稳定工作范围等优点，自从上世纪60年代出现以来国外就对其进行了研究，并且已经将其成功应用到了工程领域。如普惠公司（Pratt& Whitney　Group）的PW600系列涡扇发动机和PT6系列涡轴发动机的离心压气机，其径向扩压器和轴向扩压器设计成连成一体的管式扩压器。然而管式扩压器的设计理论和方法并未公开发表，使得国内鲜有管式扩压器应用于型号的相关报道，其相关研究资料也较少。 

　　澳门赌场工程热物理研究所研究人员以NASA高压比压气机为研究对象，为其设计了具有不同叶轮尾缘与扩压器前缘距离，不同喉部长度，不同扩张角和不同喉部面积的管式扩压器来替代其原有的楔形扩压器，通过应用校验后的数值模拟方法，对这四个参数对于压气机性能以及管式扩压器内部流动的影响进行了详细的分析。而后总结对上述四个参数化设计的结果，对该压气机的管式扩压器进行了优化设计，并将带有优化后的管式扩压器的压气机与带有原楔形扩压器的压气机进行了对比，发现优化后的管式扩压器能够在保证静压恢复系数不低于原楔形扩压器的前提下，将原压气机的压比和峰值效率分别提高0.1和1.2%，同时具有较宽的失速裕度（如图2）。通过流场分析，发现管式扩压器特殊的燕尾型前缘结构能够使离心叶轮出口的流动更加均匀（如图3），从而为扩压器扩张段提供更好的进口条件，进而改善了扩压器内部的流场，提高了压气机的效率。 

　　上述研究得到了国家自然科学基金项目（No.51176187&51206163）等项目的支持，研究成果已发表于ASME Journal of Engineering for Gas Turbines and Power。 

图1 管式扩压器 

图2  两种扩压器性能对比 

图3 两种扩压器进口Ma云图