压气机是燃气轮机的关键部件之一，其内部流动极其复杂，研究难度极大，长期以来一直是困扰燃气轮机研制的难点之一。压气机通流计算方法和雷诺时均全三维CFD方法是压气机性能计算的重要方法。前者数学模型清晰，可以快速地预测出压气机性能，依然是压气机性能计算中不可替代的经典方法。对于压气机内部流动细节计算，尤其是非定常不稳定流动特性计算，三维CFD方法非常重要。因此，对于压气机气动设计和内部流动研究，两者都不可或缺。　　跨声速轴流压气机存在复杂的激波结构、二次流以及激波与附面层相互干扰等现象，内部流动非常复杂，其性能计算及不稳定流动研究一直以来是个难点。对跨声速轴流压气机进行性能计算，认识和研究其内部流场特性，对于提高压气机效率和稳定性有着非常重要的意义。本文以跨声速轴流压气机为研究对象，对流线曲率法通流计算方法进行较为系统理论推导，在深入分析其内部流动特点的基础上，发展了跨声速轴流压气机性能预测所需的气动模型，并编制了计算机程序，对跨声速压气机NASA TP1659和NASA Rotor37进行了性能计算，同时采用三维CFD方法对压气机非定常流动特性进行了详细的数值计算，进一步探索其内部不稳定流动机制，可为压气机设计和扩稳提供支持。　　本文的主要研究内容和研究成果如下：　　1.对压气机气动设计体系中流线曲率法进行了较为详细的理论推导和分析，详细地架构了该方法所需要的各类参数（包括气动参数和几何参数）的关联计算方法及表达式。整理和发展了一种适应于跨声速轴流压气机性能计算中所需要的模型，并编制了相应的计算程序。　　2.对跨声速轴流压气机NASA TP1659和NASA Rotor37进行了性能计算，得到了总体性能和气动参数的径向分布，并将其与实验值进行对比，验证了该计算方法的可行性和准确性。同时对计算结果和CFD结果进行了对比分析，分析表明两者最大差别在端壁处，但主流区域趋势比较接近。　　3.对NASA Rotor37进行了详细的三维CFD计算，着重分析了叶顶区域的流动特性，对于稳态计算，认为泄漏流和主流掺混产生泄漏涡，并与通道激波发生干涉导致叶顶区域的低速流动区域，阻碍流动发展。并对比了不同流量下的低速流动区域的范围和强度，认为该低速区域不但导致流动损失，还将影响流动的稳定性。　　4.进一步进行了非定常计算，在叶顶区域设置监测点成功地捕捉到近失速工况下叶顶泄漏流的非定常波动，通过对不同时刻下流场的分析，认为叶顶泄漏流、主流和激波的相互作用所产生的低速流动区域的周期性的形成、分离和脱离是造成该波动现象的根本原因。　　5.采用改进的节流阀模型，对该跨声速转子进行了失稳过程的数值计算，通过控制节流阀系数，成功捕捉到压气机从稳态到非稳态的过程，得到了失稳过程中的流场变化特征。　　6.通过不同工况下叶顶区域流动的对比分析，发现随着流量的减少，激波在叶片吸力面侧位置前移，在激波与泄漏流干涉后，在其后形成大范围的低能区域，并向上游前移，最后导致激波从前缘脱离，泄漏流从前缘溢出，认为该溢出可以用来作为压气机进入失稳状态的判断依据。　　本文较为系统全面地阐述流线曲率法在压气机性能计算中的基本理论和方法，并对两个跨声速压气机进行了计算和结果验证。同时以NASA Rotor37为主要研究对象，通过不同工况下内部流场变化特征及其失稳过程的数值研究，分析和讨论引起压气机失稳机制，研究成果对压气机气动设计和扩稳具有重要的指导意义。