采用实验与数值模拟相结合的手段,从涡动力学的角度阐述了弯叶片降低能量损失的机理.研究了在不同攻角、不同出口马赫数、不同弯角条件下涡轮叶栅流场内主要旋涡的生成与发展;并通过与直叶栅的对比,研究了叶片弯曲对马蹄涡起始分离点位置及对通道涡位置强度的影响,从截面涡结构入手,分析了叶片弯曲这种边界条件的改变方式对通道涡稳定性的影响;通过分析在不同气动条件下通道涡对损失贡献的差异指出了在通道涡强度与尺度较大的叶栅,叶片弯曲不但会直接通过改变通道涡的强度,减少通道涡本身的损失来影响损失的大小,同时也会通过对通道涡位置的改变来影响损失的分布与大小.

本文基于灯泡贯流式水轮机全流道模型，通过叶片BVF与叶片摩擦力线联合诊断，正则化螺旋度的分析，得出了若干结论。

减阻是空气动力学的基本任务之一。传统流场诊断和减阻方案基于线性分解、各个击破和线性叠加的思路。最近的研究表明:对于给定构型与流动条件的定常绕流，型阻和诱导阻力不是纯数而是尾流截面位置的函数，而且目前广泛采用的诱导阻力公式仅适用于简单附着流。基于这些认识，证明了升力、型阻和诱导阻力在物理上是同源的，可分别定义为Lamb矢量的体积分或其矩的面积分;面对真实的复杂流场，提出了采用Lamb矢量场在一族流场截面上的性状来定义和诊断升力、阻力各分量的技术原理，作为对传统方法的扬弃。以大攻角三角翼流场为例，采用该原理判明了气动力分量对应的流动结构，指出三角翼尾部的二次涡产生负升力和型阻峰值。该结构可以根据边界涡量动力学溯源到局部壁面区域，从而提出了增加升阻比的概念性优化方案。

为了深入分析混流泵启动过程的瞬态流动结构,研究启动过程叶轮内部能量分布特性及其对瞬态性能的影响,基于正则化螺旋度法提取瞬态流场涡核,对启动过程进口段、叶轮和导叶段内部流动进行涡结构分析,并运用过流断面诊断法对混流泵启动过程内部流动进行诊断。研究结果表明进口观测截面流场的涡核结构受叶轮叶片数的影响较大,涡核总体呈现从分散到集中的演化过程;随着转速增加,叶轮内涡结构正向和反向涡交替变化,并在转速稳定后流动逐渐趋于稳定;导叶内的涡结构在启动初期呈非对称性分布,当转速稳定后,涡结构区域逐渐减少并呈现规律性分布,流体流动趋于稳定。在混流泵启动过程中,随着叶轮旋转加速,总压流随之迅速增大,叶轮对流体做功,流体获得的能量迅速增加;由于流体惯性,加速末期流体获得了大于稳态转速下的能量,这种瞬态效应的外