轴向缝类机匣处理是轴流压气机中一种有效的扩稳手段,目前还没有形成普适的设计方法。为此,本文提出基于叶尖动量输运分析的设计策略,通过对压气机叶尖泄漏流及处理缝开口流场间的动量输运进行计算和分析,根据扩稳和效率目标将其转化为具体的设计结构和设计变量描述,从而得出基于流场定制的设计准则。首先利用带有半圆缝机匣处理设计的跨声速压气机转子以及自行设计圆弧斜缝机匣处理的低速压气机的性能及流场实验数据,对缝类机匣处理非定常计算方法进行了详细验证;在低速压气机中采用动态压力传感器及粒子图像测速技术对细节流场进行测量,建立了轴流压气机中缝类机匣处理设计的实验数据库。在此基础上,以跨声速压气机转子中缝类机匣处理设计为例,自行提出了叶尖-处理缝动量输运分析方法,通过在机匣处理缝开口对各向动量进行定义,对处理缝开口的三维速度场进行解构。然后针对跨声速压气机转子、一级半高亚声速压气机以及低速压气机共三台叶尖负荷与设计不同的典型压气机,对包括半圆缝、直线斜缝、圆弧斜缝和轴向折弯缝共四大类的缝类机匣处理设计进行深入分析,最终揭示了轴向缝类机匣处理设计的扩稳及损失机理,提出了普适的低损失轴向缝类机匣处理设计策略。本文主要结论如下:(1)对于低速压气机和一级半高亚声速压气机来说,叶尖失速分别是由尾缘回流和前缘溢流引起。采用合理的轴向缝类机匣处理设计后都分别改善了近失速流场,起到了扩稳目的。对于跨声速压气机转子来说,转子叶尖激波-泄漏涡干涉诱发螺旋式涡破碎,造成大面积堵塞,来流-泄漏流交界面前移,诱发叶尖失速的发生。半圆缝机匣处理通过影响叶尖泄漏流分布,抑制了激波-泄漏涡干涉,改善了叶尖动量平衡,从而拓宽失速裕度。(2)缝类机匣处理设计提高峰值效率的两个途径分别是降低叶尖进口周向绝对速度,使来流形成“负预旋”,为转子带来额外的输入功;增大泄漏流弦向速度、减小弦长法向速度,降低泄漏流与主流之间的掺混损失。(3)基于动量输运分析方法可以得出轴向缝类机匣处理的设计策略。处理缝轴向叠合率及前部长度是影响缝类机匣处理设计扩稳效果和效率损失的关键设计参数,其最佳值在近失速工况下是使得机匣处理缝前部有效的射流轴向动量达到最大值,在峰值效率工况下是使得机匣处理缝前部径向掺混损失尽量小,同时保证处理缝前部的切向动量分量能够使叶尖来流形成“负预旋”。