燃气轮机（又称燃气涡轮）作为一种有代表性的叶轮机械，在军事、工业和民用领域均有重要应用。发展燃气轮机产业是国家高技术水平和科技实力的重要标志之一，具有十分突出的战略地位。转子叶顶（又称叶尖）间隙的存在不仅导致工作介质泄漏，更重要的是间隙泄漏流的发生会对叶顶附近以及整个叶栅通道的流场特性、传热特性以及流动损失产生重要影响。本文以某低速平面叶栅为研究对象，围绕涡轮叶顶间隙泄漏流动及控制开展研究，系统地研究了一种被动式间隙泄漏控制方法，即利用叶尖自发射流控制间隙泄漏及其损失。建立了叶尖单孔自发射流的数值模型并对其进行了网格无关性检查和数值模型正确性验证。运用三维数值模拟的方法分析了利用自发射流抑制叶尖泄漏的有效性，在单孔自发射流、进口雷诺数为5.764×105和0.5％H叶顶间隙下，泄漏比与无叶尖射流相比降低5.42％，单个叶片周向载荷提升1.39％，涡轮效率提升0.74％。分析了存在自发射流时的叶栅流场特性和流动损失规律，探讨了叶顶间隙高度和动叶进口雷诺数对叶尖自发射流抑制间隙泄漏效果的影响。通过大量算例计算，详细探讨了射流孔开孔参数，诸如进出气口孔径比、进出气孔位置、射流出流方向和角度、射流孔数量对自发射流抑制叶尖泄漏流效果的影响，得到该尺度叶栅内部开孔的一般性指导原则，并对其间发生的流动现象进行了讨论。此外，还对有潜在应用前景的内部开圆弧孔道的方式进行了研究。利用三维数值模拟的方法，研究了真实工况因素，诸如动叶进口冲角、机匣相对运动、叶片转动以及动叶非定常进气对自发射流条件下叶栅流场特性、流动损失分布、泄漏流抑制效果以及动叶载荷分布的影响。搭建了一个小尺度低速平面叶栅风洞试验台，运用2D-PIV技术对带有叶尖自发射流的叶顶间隙流场进行试验测量，获得了低雷诺数工况下（103-104）叶尖射流孔附近的流场细节，展示了叶顶间隙内层流和紊流两种流动状态下叶尖射流与泄漏流相互作用流场细节，基于实验结果分析了叶尖射流与泄漏流的相互作用特性及泄漏抑制机理。