本文对用于有机朗肯循环发电系统的向心透平进行了实验研究和模拟分析。应用CFD技术详细分析了研发的向心透平在设计工况下内部工质的流动情况，并分别对透平的静叶和叶轮进行优化，证明优化后的透平在设计工况和非设计工况下的性能都优于原设计。通过将数值模拟结果与实验测量结果进行对比，验证了使用的模型和数值分析方法的正确性。本文的研究结果对向心透平的优化研究具有一定的指导意义。主要研究内容如下：1.对包含原设计向心透平的有机朗肯循环低温余热发电系统进行实验研究，发现：当其他条件不变时，工质流量的变化与透平入口压力、叶轮转速等的变化成正相关，与透平的入口温度、出口温度的变化成负相关。2.建立35种不同叶片安装角和叶片数的静叶模型，通过分析叶片数、叶片安装角共同对静叶性能的影响，得出在设计条件下静叶叶片安装角为28°，叶片数为19时性能最佳。该方案与原设计方案相比不仅减小了流道中压力面与吸力面的压力差，在更大程度上避免二次流的产生，而且使周向速度提高8.6%，速度系数提高1.3%。3.建立含不同非可展直纹抛物面的叶轮模型，并对它们进行对比研究。结果显示，当抛物线指数为t=2.05时叶轮的效率最高，达到91.9%，与原设计叶轮相比叶轮效率提高1.0%。4.研究在设计工况下和非设计工况下优化前后的整级向心透平。结果显示：在设计工况下，与原设计透平相比优化后整级透平的总静效率增加了1.6%，总总效率增加了2.1%；在非设计工况下，优化后的透平等熵效率和折合流量比曲线的稳定性均高于原设计。5.将实验测得的流量和功率与数值模拟的结果进行对比，发现两种参数的计算值和测量值的变化趋势基本一致。计算流量与实测流量相比约大5.5%，实测透平功率约为计算透平功率的80%。模拟值与实测值吻合得较好，验证了模拟方法的正确性。