本文发展了应用于旋转机械三维跨声速流场的数值求解方法。全文共分五个部分。 第一章综述了求解涡轮机械流场的 CFD 计算领域的进展,分析了计算格式和网格带来的数值粘性对计算结果的精度和收敛性的影响。 第二章推导了可以同时求解绝对坐标系下静子及旋转坐标系下转子流场的无量纲控制方程形式,从而采用同样的算法可以求解各自的流场。对方程进行曲线变换,并应用薄层近似理论对方程进行简化。 第三章阐述了求解薄层近似的控制方程的数值方法。采用时间推进技术对时间进行离散,其中对流通量用隐式算法求解,耗散通量用显式算法计算。采用有限体积法对空间进行离散,其中对流通量用 Roe 的通量差分裂方法计算,并采用了 TVD 插值方法以提高对流通量的计算精度;粘性扩散通量用中心差分格式计算。由于旋转坐标下的转子流场及绝对坐标系下的静子流场均为定常流场,网格是不动的,求解过程中可以采用当地时间步长加速解的收敛。应用牛顿迭代线化方法将离散的方程组线性化为线性方程组,采用对称的 Gauss-Seidel迭代法求解。 第四章首先对绕平板的流动进行模拟,验证 Baldwin-Lomax 的修正两层代数紊流模型计算流场粘性的能力。然后对 Turmo IIIc 静子串列叶栅粘性全三维流场进行数值模拟,并以有试验数据的 ONERA 静子平面串列叶栅作为串列叶栅计算验证算例。 第五章对 NASA Rotor67 跨声速转子进行了计算,验证算法对跨声速压气机转子的计算的可靠性。首先分析了文献中关于 NASA Rotor67 的流场的试验结果及三个典型的数值计算结果。接着应用简单的周期性 H 型网格,模拟了无叶尖间隙情况下的 NASA Rotor67 流场,并与试验进行了详细的对比。分别使用三种H 型网格,即 1)简单的周期性 H 型网格,2)与壁面正交的周期性 H 型网格,及 3)非周期性 H 型网格对最高效率点附近工况 Rotor67 单转子内部流场进行数值模拟并进行对比,从中分析网格对计算精度的影响。最后对叶尖有漏流的情况也做了一些计算,并与 Adamczyk 的结果进行了定性的比较。 第六章是全文的总结,并对今后工作做了展望。