常规舰船燃机在设计工况下运行仅占全年运行总时间的1.4%,远离设计工况点会导致燃机性能参数发生变化,油耗率急剧上升。因此,为了改善舰船燃机各部件的匹配关系,以提高其多工况性能,变几何涡轮技术应运而生。目前,国内关于变几何涡轮技术的研究主要集中在端区流动损失的控制方法与整机性能的仿真工作,缺乏支撑变几何涡轮的宽工况气动设计方法。因此,为了实现新一代舰船燃机多工况性能优良的战术指标,开展变几何涡轮的宽工况设计与优化研究具有十分重要的意义。首先,本文以四级动力涡轮的五个不同工况点为参考依据,在低维空间中研究并构建了变几何涡轮设计工况点与设计参数的选取规律,并针对多工况下动力涡轮内部流动与级间气动参数的变化规律,探索了变几何涡轮沿展向不同位置气流参数的选取规律,随后对原四级动力涡轮第一级进行宽工况改型设计,研究指出:选择50%工况为设计点时,效率值在多工况下波动稳定;载荷系数、流量系数应选取相对小值,反动度则相反;冲角的变化是涡轮低工况性能降低的主要因素,低工况时动叶进口近叶根处正冲角较小,近叶顶处正冲角较大,改型设计的单级原始变几何涡轮（无间隙）,五个工况下效率值均得到了提高,其中,50%工况下效率最高提升了 0.43%。其次,依据改型设计的原始变几何涡轮进行导叶的可调设计工作,研究指出:在大子午扩张机匣设计下,导叶的调节对驱动轴端部吸力侧与压力侧而言,会分别产生凸起与凹陷的问题,对于可调导叶驱动轴端部流动的损失来说,吸力侧大于压力侧,凹槽大于凸起。为此,提出减弱驱动轴吸力侧凹槽深度的导叶可调设计方法,结果表明:与常规导叶的可调设计相比,此种方法在导叶关小时效率基本不变,导叶开大时效率提升了0.29%。最后,对新设计变几何涡轮进行变工况特性分析,探索了变几何涡轮内部流动与损失分布的情况,进而分析了气动参数与性能参数的变化规律,研究指出:对变几何涡轮进行宽工况设计时,要注意增加负转角时导叶的出口气流角,以减小低工况时动叶的正冲角来流;对导叶进行可调设计时,应重点关注导叶开大时端部吸力侧的凹槽结构与导叶关小时驱动轴后的叶顶间隙处。本文研究所获得的变几何涡轮设计变量选取规律及导叶的可调设计方法等,可为舰船变几何涡轮的宽工况气动设计提供一定参考。