压气机内部流动本质上是非定常的,非定常效应的合理利用在提升压气机性能方面具有很大的潜力。本文以低速单转子轴流压气机为对象,对其典型叶展位置叶型构成的二维平面动叶栅的单通道和多通道模型、以及三维单通道模型的内部流场进行大涡模拟研究,重点关注非定常流场的旋涡结构和波动频率在节流过程中的变化规律,特别是由吸力面分离诱导产生的非定常波动特征。通过在吸力面附近沿弦向布置的系列测点采集非定常压力信号,非定常波动的时域和频域特性得以被捕捉并分析,得到了非定常波动时空结构和频率分布特征。以二维圆柱扰流和二维单通道动叶栅为算例,对不同亚格子模型和不同时间步长的模拟结果进行了详细的对比筛选,通过分析流场旋涡结构和压力波动幅频特性,确定了合理的亚格子模型和时间步长选取范围。提取压气机三维转子的5%、50%和95%三个叶展位置的叶型展开构成二维平面动叶栅,首先采用单通道计算模型,计算分析了各叶栅通道内流场结构和波动频谱随压气机节流的变化规律,并对其产生机理进行了分析,总结得到了一致的变化规律,即前缘绕流和吸力面分离非定常波动同时存在,波动频率随压气机节流基本保持不变,吸力面分离表现为小尺度旋涡结构。在此基础上,以50%叶展位置叶型为例,在相同流量工况,对比分析了单、多通道计算模型所得结果的异同。结果表明,单、多通道计算模型均能捕捉前缘绕流和吸力面分离产生的非定常波动,所得流场结构特征相似,差异表现为非定常波动频率的绝对数值。进一步,采用多通道计算模型和节流阀模型,研究了失速渐进过程中的流场波动特性,近失速工况吸力面表现为大尺度的流动分离,波动频率明显下降,低于叶片通过频率。针对三维压气机转子,采用单通道计算模型,研究了无间隙情况下通道内非定常波动特征在节流过程中的变化规律究,详细分析了整个叶展范围内吸力面分离的旋涡结构和频率特性,得到了与二维叶栅模拟结果定性一致的结论,证明了二维模拟结果的指导意义。