随着现代涡轮向着高负荷方向发展，二次流损失在总损失中所占比重也越来越大，对叶栅中二次流的研究也一直是叶轮机械领域中的重要课题。叶栅内部流动结构的分析对于优化三维空间流型以有效控制和减小二次流损失具有重要的意义。首先，本文对某型燃气轮机低压涡轮第一级内的三维复杂流动进行了数值模拟，模拟结果捕捉到了该涡轮级叶栅的内部流的流动细节，展示了这一真实叶栅的壁面和端壁的二次流流动图谱和三维分离涡结构。通过对叶栅中的二次流现象和流动损失机理的分析，揭示了该涡轮级叶栅通道内二次流旋涡结构(马蹄涡、通道涡、壁角涡、尾迹涡、泄漏涡等)的演变过程，以及旋涡结构对损失分布的影响，明确了此涡轮级叶栅的主要损失分布所在。其次，本文采用数值模拟的方法研究了不同子午端壁型线对涡轮静叶栅流动性能的影响。上端壁型线采用凹凸相结合的端壁型线具有较小的叶栅总损失，并能够有效的避免在顶部大扩张角下形成扩压流动和分离，从而改善了上端部区的流动情况。下端壁采用下凹的端壁型线后，改变了根部区域的横向和径向压力分布。在横向，减小中部大部分区域的横向压力梯度，并使得根部载荷向后移动，大大的减缓了附面层在下端壁区的增长，因而也在一定程度上减小了下端部的横向二次流损失。在径向，根部压力得到了提高，根部的低压区也远离下端壁，端壁低能流体在径向负压力梯度作用下向中部迁移，改善了根部区的流动。本文还通过数值模拟的方法研究了正倾斜、正弯曲、反弯曲、S型弯曲、J型弯曲几种叶片积叠方案对静叶栅流动性能的影响。对于此型叶栅，正弯、反弯和正倾斜都未能有效的减小叶栅的总损失。相比较而言，J型弯曲叶片更适合此型叶栅，可以兼顾叶根和叶顶流动，整体上具有较小的能量损失。最后，本文还研究了子午端壁型线与径向积叠线的组合设计对流动性能的影响。上端壁采用优化后的端壁型线后，再通过改变此型叶栅的积叠方式来进一步改善上端部的流动比较困难，而端壁型线的下凹和正向倾斜的组合能够进一步减小根部区的损失，特别是下通道涡的强度下降比较明显。在这种情况下，J型弯曲与优化子午端壁的组合具有较小的能量损失。