汽轮机在我国电力和工业生产中应用广泛，在整个国民生产当中占据着相当重要的地位。叶片作为其中重要的构成部件，它的安全运行是一个运行企业生存的重要保障之一。汽轮机叶片实际工作环境非常恶劣，叶片事故更是占了整个汽轮机事故的三分之一还要多。在众多事故当中，叶片断裂是其中最为普遍和最为严重的。某热电厂一抽凝式汽轮发电机组，该机组汽轮机因长年运行性能下降较多，而且在运行中发生了末级动叶片将近三分之一叶高部分断裂的事故。在处理事故时，该运行厂仅对断裂叶片进行了简单的裁截和修整，在满足动平衡后，机组继续投入使用，但汽耗率增加显著，性能更为下降。鉴于上述情况，本文基于静强度计算方法，发现原设计末级扭叶片中存在的缺陷，对断裂的原因进行了估计和分析。并利用旋转机械流场数值模拟计算软件NUMECA，分别对该抽凝式汽轮机的末两级断裂前和断裂后的流场进行了数值模拟，深入探讨了末级叶片的断裂对级性能的影响。在满足叶片静强度要求的原则下，本文优化改进了末级动叶片并对其进行了三维立体造型设计，通过对优化后末两级的流场的数值模拟，对比得出新叶型的可行性结论。实际运行证明，新设计的末级动叶片运行性能良好。另外，本文还对杭州中能公司一凝汽机组的末两级进行了扩容改造。首先应用一维气动计算程序，确定了末两级扩容后的通流结构尺寸；然后对原末两级扭叶片进行了模化设计，并对新叶片进行了强度校核；最后应用NUMECA对扩容后的内部流场进行了数值模拟，验证末两级扩容的可行性。最终设计出的末两级叶片达到工厂提出的扩容要求。