端区损失是涡轮内部损失的重要组成部分,涡轮端区损失大约占到总损失的50%-80%。目前有关涡轮叶片端区损失控制技术的研究主要可分为主动式和被动式两种。随着对涡轮性能要求的进一步提高,在国内外大量主被动流动控制方法基础上,研究人员提出了涡轮端区精细流动组织方式。自发射流控制技术就是一种在精细化研究思想指导下的,能够进一步提高涡轮性能的被动式控制技术。自发射流通过利用涡轮流道的自然压差作为驱动力形成射流,以控制端区二次流、泄漏流等。所以研究自发射流对涡轮端区流动的控制效果,对进一步提高涡轮乃至燃气轮机效率,具有重要意义。本文以试验与数值相结合的方法,进行了基于自发射流的涡轮端区精细流动控制研究。基于涡轮平面叶栅,阐释了自发射流控制涡轮端区流动的机理,并深入分析了自发射流孔控制参数对自发射流控制端区流动效果的影响。得出结论如下:自发射流叶顶喷气能够通过在叶顶形成射流气幕阻塞区,阻塞叶顶间隙泄漏流,可以有效地减小间隙泄漏,抑制间隙泄漏流动,提高总体叶片的气动性能。另外,自发射流叶顶射流孔自身控制参数会对自发射流控制叶顶泄漏流动的效果产生很大的影响,其中出口位置和射流孔直径影响效果明显。当射流孔靠近压力面,孔径为4.8%相对叶高的条件下,控制效果较好,能够使总压损失降低2.1%。在此基础上,本文进一步在涡轮叶片叶冠及轮缘结构上,进行了自发射流涡轮端区精细化流动控制研究,探讨了自发射流对涡轮叶冠容腔内流动的控制效果以及自发射流对涡轮轮缘间隙流动的控制效果。自发射流能够进一步减小带冠叶片气动损失,优化带冠叶片叶尖区域的流动。自发射流对叶冠部位流动控制的影响效果直接受到叶冠自发射流孔布置方式的影响。从带冠叶片前缘开孔至叶冠上表面的自发射流孔设计方案不能起到优化带冠叶片气动性能的作用,而在带冠叶片压力面上部的叶冠上下表面之间贯穿开孔的自发射流设计方案能够起到较好的流动控制效果,能够使带冠叶片总压损失下降2.4%。另外,通常的涡轮研究指出,研究往往忽略了轮缘对涡轮性能的影响,但是轮缘密封的存在确实会对涡轮主流区性能产生较大影响。本文涡轮在考虑轮缘密封的情况下效率相比于不考虑轮缘影响的情况降低了1.26%,而自发射流引入涡轮轮缘能够在不对主流区带来负面影响的同时,减小轮缘上部燃气回流区的大小和强度。本文进行了自发射流对涡轮端区精细流动控制的研究,可为燃气轮机涡轮进一步提高效率提供新的设计思路。