涡轮叶栅流道内的流动通常具有很强的三维的非定常性,在流场中充斥着复杂的旋涡结构和流动分离现象。准确及时地识别涡轮叶栅通道内旋涡结构及掌握其发展状态,对于探究涡轮级内流动特性和损失评估至关重要,具有普遍、广泛的研究意义与应用价值。本文选取Lisa 1.5级涡轮第一级作为原型,将对原型涡轮导叶机匣进行了非轴对称端壁设计的涡轮级作为优化造型,采用混合RANS/LES方法开展涡轮整级数值模拟工作。基于流场数据,研究不同端壁造型下导叶和动叶叶栅通道中的涡系变化和损失评估,其中,采用Liutex法识别旋涡结构,采用基于Liutex向量的预测—校正方法评估叶栅中旋涡核心线的量化特征,结合湍动能和轴向涡量分布研究导叶通道涡和尾迹的非定常变化,采用总压损失系数和熵生成率评估级环境下各列叶栅中的损失。结果表明,导叶中涡系结构的非定常性主要由通道涡和尾迹涡系体现,通道涡向下游发展时旋涡区域变大,但涡核心处强度变低。尾迹的周期性变化使得相邻动叶通道进口条件不一致,继而在输运过程中导致相邻动叶通道内的湍动能分布不同。尾迹输运过程影响叶顶间隙处泄漏流动的发展,使得叶顶泄漏涡周期性呈现光滑、褶皱和卷起涡节特征。非轴对称端壁设计后的涡轮级整体性能得到了优化,其中,涡轮级等熵效率提高了0.522%,质量流量提升1.250%,导叶和动叶总压损失系数分别降低了7.186%和2.662%。优化后导叶机匣端区和叶片表面压力分布发生了改变,降低了机匣端区局部区域的横向压力梯度,改变了马蹄涡和通道涡的发展形式,整体上削弱了导叶机匣端区旋涡结构强度,降低了导叶端区二次流损失。优化造型改变了导叶和动叶出口气流角,改变了动叶上通道涡抵达吸力面的位置,并降低了旋涡结构的强度,减小了动叶机匣端区的总压损失。