该文的研究工作主要分为以下三个方面:一、首次提出了模拟多级轴流叶轮机内流动的容腔模型;该模型将转静叶排间容腔作为独立计算域纳入流动模拟,并以对容腔子域的处理作为主要特征.因为涉及上下游叶排,故周期性条件在容腔子域中需要予以解除.容腔进出口边界特征相容条件的不对称性反映了重要的流动本质,将在模型中发挥重要作用.将进出口边界设在远离叶排的上下游的做法有时与实际不符.因此,有必要采用非反射边界条件.目前,三维流动计算广为应用,需要针对非定常三维方法的非反射边界条件.该文给出了针对三维Euler方程的近似非定常三维非反射边界条件的推导.容腔与上下游叶片排的界面为与上游叶片排叶片的尾缘相切的空间曲面和与下游叶片排叶片的前缘相切的空间曲面.一旦被计算的叶轮机几何尺寸确定,这些界面或边界的形状、位置和数目均完全固定,而且不随工作状态的变化而改变.采用这样的边界可将叶排间的匹配和信息传递通过容腔内的计算得到,从而简化了界面条件的处理.无粘可压非定常气动方程组具有双曲型性质,便于在边界上应用特征理论,根据不同的进出口条件和边界性质,在不同类型的边界上选用合适的特征相容条件.正是由于这些特征相容条件精确地刻画了边界点与相邻内点处流动参数之间的内在关系,使得边界的数值处理更合理更精确.该文将特征方法应用于容腔与上下游叶片排的界面条件,将这一方法推广到三维,推导有四个自变量的无粘可压缩常比热完全气体绝热运动方程组的特征相容方程组.二、将容腔模型应用于时间精确模拟;为了验证机关报模型实施的可行性,利用容腔模型对一台高性能两级风扇进行了时间精确解研究.为了与常规模型的计算结果进行了比较,先对两级风扇的第一级进行了数值模拟,结果表明新模型与常规模型得出的平均值基本一致,计算时间差异不大.这为将新模型应用于多叶排计算打下了良好的基础.容腔模型的意义在于在叶排之间内解除周期性条件约束,以较低的代价,以更趋近于真实性的减化方法实现多叶排的时间精确解.为了验证容腔模型的可实现性,该文在两级风扇第一级数值试验的基础上,对该风扇四排叶片进行时间精确模拟.计算结果揭示了多叶排干涉的复杂流动图像,为正确理解流动机理打下基础.三、多级风扇转子出口流场的测量;全面地理解多级轴流压气机中的流动机理,从开发出更精确的三维非定常流动模型和分析程序的角度来看,高速多级压气机中流场测量数据应该是非常珍贵的.作为研究工作的一部分,该文介绍利用先进的小型高响应测量探头和高速动态数据采集系统对一台真实尺寸三级风扇试验件进行部分内部流场测量的一些结果,这些测量结果有助于我们更深入地理解跨音风扇中的一些流动细节和特点,对改进分析手段和设计参数匹配都具有十分重要的意义.