径流涡轮是传统增压内燃机及未来燃料电池车用动力系统的重要组成部分,提高涡轮效率对汽车节能减排有重要意义。车用动力系统结构紧凑,排气管路往往具有高度扭曲的三维结构,排气到达涡轮进口时通常有垂直于主流方向的二次流分量。涡轮进口的二次流会导致其实际工作效率显著下降,这是制约涡轮高效工作的主要瓶颈之一,提高进口二次流影响下的涡轮效率是进一步发掘汽车节能减排潜力的重要途径。通过研究不同方向及结构的进口二次流对径流涡轮流动特性与性能的影响,论文揭示了定常条件下进口二次流引起蜗壳环量耗散增强并造成蜗壳出口流动畸变,导致蜗壳总压损失及叶轮前缘流动分离等二次流损失显著增强、涡轮效率大幅下降的影响机理。进口二次流的涡核进入蜗壳后,受蜗壳几何结构影响发生弯曲,并产生与自身旋向相关的自诱导运动,导致不同的流动畸变。论文研究了进口二次流对脉冲进气条件下径流涡轮性能的影响,研究表明进口二次流在脉冲来流条件下对涡轮性能影响机理与定常条件下有一定相似性,但非定常进口二次流会导致叶轮入口出现时空耦合流动畸变,对涡轮效率产生复杂影响。基于进口二次流对径流涡轮性能影响机理的研究,论文建立了反映涡轮关键几何参数及蜗壳截面积与形心半径分布规律对进口二次流影响下涡轮工作性能影响的径流涡轮一维设计模型,发展了考虑进口二次流效应的径流涡轮设计方法。涡轮设计模型中,蜗壳采用一维流动模型,并采用摩擦损失模拟进口二次流带来的蜗壳总压损失,蜗壳的设计自由度得到大幅提升;叶轮简化为平均线模型,通过考虑进口二次流所致蜗壳环量耗散,对进口二次流导致的叶轮入口气流角变化及相应二次流损失进行模拟。基于涡轮一维设计模型,论文研究了蜗壳关键几何参数及截面积与形心半径之比（A/R）的分布规律对进口二次流影响下涡轮工作性能的影响,提出了增大形心半径及A/R下凸分布的流动控制方法。结合三维仿真研究,发现增大蜗壳形心半径能够加快进口二次流的衰减,并削弱蜗壳环量耗散的负面影响;A/R下凸分布能够有效改善叶轮进口周向上的流动畸变。改进后的蜗壳结构能够将进口二次流影响下的涡轮效率提升达4.3%。