为提高透平级气动性能设计水平,采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程和Spalar-Allmaras(S-A)方程湍流模型的方法,针对三级实验透平级开展了包括动叶叶顶间隙、静叶叶根与转轴间隙(隔板间隙)和动叶叶根与轮盘间隙(叶根间隙)的泄漏流动对透平性能影响的数值研究。研究结果表明:与不考虑所有间隙的纯通流三级透平相比,动叶叶顶和隔板间隙泄漏流使透平总静效率降低了0.62%,但同时动叶叶根与轮盘间隙泄漏流动使透平总静效率提高了0.28%,适当的叶根间隙泄漏有利于透平效率的提升;动叶枞树型叶根与轮盘的间隙泄漏影响叶根端区附近主流与泄漏流交互作用的方向;主流与泄漏流之间的"吸"与"漏"影响叶片端区附近二次流的分布与发展,进而引起叶片端区能量损失系数的变化。

针对透平级叶顶泄漏损失大的问题，提出了将叶顶迷宫密封设计成迷宫刷式密封结构的设计方案，旨在减少叶顶泄漏量和提高气动效率。采用基于非线性多孔介质模型的RANS方程数值方法，研究了实验测量的迷宫刷式密封的泄漏量，数值预测泄漏量与实验测量数据吻合良好，验证了数值方法的可靠性。基于1.5级透平级动叶叶顶迷宫密封结构，将第1个、最后1个迷宫长齿设计成刷丝束的前置、后置迷宫刷式密封结构，对比分析了迷宫刷式密封刷丝束间隙为0~0.4 mm时，1.5级透平级的叶顶间隙泄漏量和气动效率。研究结果表明:前置、后置叶顶迷宫刷式密封在减少泄漏量和提高透平级气动效率方面相似;与叶顶迷宫密封相比，叶顶迷宫刷式密封在刷丝束间隙为0.4 mm时泄漏量减少了18%，透平级效率提高了0.6%;叶顶密封间隙损失主要包括腔室耗散和出口腔室黏性损...

针对非定常流动对透平气动性能的影响和导致产生动叶片振动疲劳的气流激振力,深入研究和总结了国内外透平机械的非定常流动,阐述了RNGk-ε湍流模型和双时间步法,并提供了笔者研究的2个汽轮机高压级以及末级的非定常流场与气流激振力的例子.结果表明：采用RNGk-ε湍流模型和双时间步法对透平级进行非定常粘性流场分析可获得更为详细、精确的流场状况以及更为真实的效率;气流激振力和激振力因子的水平与流场状况有密切联系,影响流场的因素（如背压,流量,动静间隙等）发生变化会对气流激振力因子产生影响.此外,还提出了今后进一步研究的思路和方法.