随着人们对燃气轮机性能需求的不断提升,对涡轮气动性能优化设计也有着更高的期望。涡轮做功过程中,由于动叶的高速旋转决定了其本身的运动性质必定是高度非定常的,动静干涉便是这一非定常运动下普遍存在的现象。燃气轮机涡轮工作环境的温度极高,所以第一级动静叶必须采用冷却手段来保护叶片,当使用气膜冷却手段时,其冷却流体势必会对主流造成影响,增大动静干涉下流场的复杂程度。所以本文使用数值模拟的计算方法,研究动静干涉下静叶有无气膜冷却结构对尾迹及下游动叶气动性能的影响,为涡轮的优化设计提供参考。首先对无气膜冷却的某型涡轮第一级转静子进行研究,使用商用软件Fluent结合k-ω湍流模型进行数值模拟计算,根据计算结果,对静叶尾迹在动静转子交界面处的输运过程和动叶流场随时间的变化进行了分析。分析发现:在动静干涉之后,动叶通道内的总压损失在吸力面更为严重并在尾迹到达时增加,尾迹脱落后减少。动叶叶顶二次流造成的气动损失大于泄漏流,并且受到尾迹脱落频率的影响。其次,以静叶具有气膜冷却结构的燃气轮机涡轮为对象,使用商用软件CFX结合k-ω湍流模型进行数值模拟计算,根据计算结果研究动静干涉下具有气膜冷却结构的静叶尾迹在下游的输运过程和动叶通道内流场的变化。结果发现:有气冷结构静叶尾缘处会形成两条结构类似但涡核面积不同的尾迹。两条尾迹在运动到通道中部时会具有三维空间上的不同运动趋势。尾迹在动叶压力面侧与前缘马蹄涡产生干涉时,尾迹会对马蹄涡产生向轮毂方向的抑制作用,相应的马蹄涡会加快尾迹局部速度大小使其产生尾迹分支,尾迹分支会撞击到相邻的动叶吸力面壁面上从而造成壁面上的气动损失,并且其周期与尾迹周期相同。最后,在动静叶几何模型相同的条件下,对比分析动静干涉下有无气冷结构的静叶对尾迹及动叶气动性能影响的差别。分析发现:静叶有气膜冷却结构时所产生的尾迹比静叶无气膜冷却结构的面积更宽,且流动形态不同。在动叶入口处,静叶有气膜冷却结构所产生尾迹内部压力随着时间的波动幅度比静叶无气膜冷却结构的大,但是压力大小相对较大,对主流的压力亏损相对较低。在动叶通道内,两种不同结构的静叶相对应的不同尾迹在与通道内涡系干涉过程中有着不同的掺混过程,主要表现为动叶吸力面叶片尾缘靠近根部区域。静叶无气冷结构所产生的尾迹在通道内部对动叶前缘压力面马蹄涡的压制效果比静叶有气冷结构的尾迹要强,从而导致动叶吸力面叶片尾缘靠近根部区域产生了不同的流体流动结构,进而影响动叶出口气动损失在0.3与0.6倍动叶叶高处有着明显差别。