本文主要针对带静子容腔和三级封严篦齿结构的平面扩压叶栅进行了数值计算工作,对无间隙叶栅物面进行了拓扑结构分析,分别研究了无泄漏和有泄漏情况下叶栅角区的三维流线分布,对通道各流向截面总压损失,不同叶高叶片载荷和进出口截面流动参数进行了对比,分析了泄漏流与主流之间的相互作用机理。探讨了进口马赫数、攻角和轮毂壁面速度变化时泄漏流流动结构和各截面气动参数的变化情况,在此基础上对上游容腔构型进行了优化,设计了容腔出口倒圆和容腔两侧壁面肋片的新构型,实现了一定的优化效果。本文得到的主要结论如下:1、无泄漏时气体流经叶栅通道的总压损失主要来自于叶根角区,流动分离主要起始于近端壁附面层处,在横向压力梯度作用下,压力面侧低能流体不断在吸力面侧堆积,使得主流方向发生偏折,在叶片尾缘处流体自压力面侧向吸力面侧的流动进一步加大了角区流动的复杂性。有泄漏时叶栅通道二次流结构变化明显,尤其是上游容腔二次流的出现。泄漏流流出上游容腔后,一部分在较高速度主流的作用下向下游运动,最终在出口处被通道涡卷吸,另一部分在横向压力梯度的作用下流向叶片吸力面角区,与角区低能流体掺混向叶高方向爬升,可影响全叶高范围内的流动。2、负攻角时叶根角区的流动状况较好,攻角转正后泄漏流的流动差异性越来越大,随攻角增大,泄漏流流量相对主流流量的占比呈线性增长,而各流向截面的总压损失并无明显的线性关系,其中4°攻角时叶片载荷最大,叶栅扩压能力最强。当进口马赫数在0.1到0.5之间时,泄漏流结构变化不大,增加到0.7后上端壁二次流不再与泄漏流掺混,泄漏流在尾缘最高仅发展到70%叶高处。一定范围内容腔下壁面速度的增加能降低泄漏流对主流的影响,壁面速度的变化主要改变了上下游容腔内泄漏流的切向速度,降低了进口处泄漏流与主流的掺混损失,提高了其抵抗通道内横向压力梯度的能力。3、上游容腔出口倒圆的方向对叶栅的流动性能有决定性影响,开口方向与流向一致将加剧流动分离,开口方向与流向相反则能在一定程度上改善流动性能,本文计算条件下能使出口截面总压损失降低1.38%。容腔两侧壁面添加肋片能降低全通道S3截面的总压损失,肋片的相对位置影响显著,研究表明第一层肋片设置在轮毂壁面时效果更好,可使出口截面总压损失系数下降3.49%。