该文的目的是通过对叶轮机内非定常流动的研究,探讨非定常流动物理本质,发掘非定常流的潜力,为发展非定常设计手段提供思路.该文主要以非定常数值模拟为工具,研究与非定常流动有关的机理性和工程设计的一些问题,围绕三个方面展开了叶轮机非定常流动方面的研究工作;压气机与下游结构非定常干涉问题,级环境下大小叶片转子(压气机)内的定常与非定常流动,以及低压涡轮级中的非定常流动.该文采用求角N-S方程的数值模拟方法研究发动机吊架对压气机的影响.通过与实验结果的对比,验证了数值模拟所采用的模型和方法,为该文的研究工作奠定了基础.针对叶轮机内动静干涉现象,该文以二维大小叶片转子压气机为例,采用数值模拟方法,探讨了动静干涉非定常效应的物理本质,深化了对其机理的认识.该文在对非定常流动现象的研究基础上,提出了改善叶片所受非定常气动力的创新性方法:通过调整转子下游静叶负荷的分布形式,来改善转子所受非定常气动力,计算表明该方法可以显著降低转子所受非定常气动力的脉动幅度,达到减小非定常流动不利影响的目的.为了充分揭示大小叶片转子的作用机理,该文采用定常计算方法,研究了二维大小叶片转子内的流动特点.该文采用三维数值模拟方法模拟了压气机和某型发动机低压涡轮内的流动.采用了三维非定常方法,对高、低雷诺数条件下低压涡轮级内尾迹运动进行了数值模拟,描述了真实发动机条件下尾迹的运动,研究表明尾迹运动中具有较高的湍流强度,能够加强下游叶片表面边界层内的气流与主流之间动量和能量交换,抑制叶片表面的低速流动及流动分离.该文提出了一种引入非定常因素的设计思想,即这样来设计叶型,使尾迹非定常扫掠过程中出现的最严重的扩压过程不发生气流分离.上述的结果表明,通过有效控制和利用尾迹扫掠的非定常作用,并相应对下游叶片叶型作适当设计,可能作为抑制低雷诺数条件下涡型流动分离的有效措施.