Los difusores de compresores centrífugos de alta relación de presión enfrentan desafíos debido al flujo no uniforme y de alta velocidad en la salida del impulsor, lo que disminuye la eficiencia y el margen de pérdida. Para abordar esto, este artículo presenta un nuevo método de diseño de pasajes de difusores con palas que mejoró con éxito el rendimiento del compresor. Se aplicó un método de optimización utilizando contornos de cubo axisimétricos y curvas NURBS para modificar el diseño del difusor. Después de la optimización, la eficiencia máxima del compresor centrífugo aumentó en un 0.78%, y el margen de pérdida se amplió del 12.8% al 20.4%. El análisis en el punto de máxima eficiencia mostró que la reducción de pérdidas se debe principalmente a la disminución de las pérdidas por recirculación y mezcla en los espacios sin palas y semi-sin palas del difusor. Además, el análisis de correlación y la distribución del número de Mach revelaron que el comportamiento del flujo en el borde de ataque del difusor influye significativamente en la eficiencia. En consecuencia, los principios de diseño enfatizan la satisfacción de reglas específicas de distribución del número de Mach en el borde de ataque del difusor bajo ciertas condiciones de flujo para un rendimiento óptimo.