在具有高负荷、高效率以及宽失速裕度的现代航空发动机中,轴流压气机内部的分离流动和叶尖泄漏流会对发动机的性能产生显著的影响。因此,开展采用流动控制技术消除或减弱轴流压气机内部流动分离及叶尖泄漏流影响效应的研究对提升我国航空发动机压缩系统的性能具有重要意义。本文针对轴流压气机内部附面层分离、角区分离及叶尖泄漏流等现象的控制策略及机理,主要采用抽吸技术开展了以下几个方面的研究:1.作为整个研究内容的基础,首先通过实验验证了抽吸技术降低附面层分离损失及提升压气机叶栅性能的有效性。然后,根据已有的压气机常规叶栅和吸附式叶栅的实验数据对本文数值方法的计算精度进行了校核。最后,对本文数值方法在预估整级压气机总体性能及捕捉流场细节方面的精度进行了校验。结果证实了本文所采用的数值方法具有较可靠的计算精度。2.压气机叶栅内部角区分离控制及组合抽吸技术的研究。采用端壁全周向槽抽吸控制角区分离的研究结果表明,在角区分离发展的不同阶段实施抽吸对应的控制效果及机理不同,且于角区分离的起始阶段及之前实施控制可以有效地减小角区分离范围。进一步对端壁局部周向槽抽吸方案的研究发现,在角区分离不同发展阶段进行局部抽吸对应的控制规律不同。最后,以叶片吸力面开设展向槽控制附面层分离对应的最佳抽吸方案为基础,详细研究了三种不同组合抽吸方案对应的控制规律及机理,分别在叶片近端壁吸力面开设局部展向抽吸槽和叶片近端壁吸力面开设局部流向抽吸槽进行组合抽吸控制的结果均显示在角区分离的发展中阶段实施抽吸的效果最佳,而在近叶片吸力面端壁处开设局部流向抽吸槽进行组合抽吸时,位于角区分离起始阶段的抽吸方案可以更有效地提升叶栅性能。3.压气机叶栅叶尖泄漏流效应的控制策略及机理的探索。首先详细研究了不同来流攻角及叶尖间隙变化对叶尖泄漏流的影响规律,结果显示来流攻角及叶尖间隙的增加均使得叶尖泄漏涡的影响范围增大,而叶尖泄漏涡的起始位置随两者增加的变化趋势相反,且叶尖泄漏涡涡核展向位置随两者增加的变化规律不同;不同来流攻角下,叶栅总压损失随着叶尖间隙增加呈现不同的变化趋势。随后,针对叶尖泄漏流影响效应本文系统地探讨了三种不同的控制策略,并得到了不同策略对应的控制规律及机理。采用机匣端壁周向槽抽吸的研究结果显示,叶栅性能的提升是通过抽吸减弱端壁附面层的影响进而降低叶尖泄漏涡、端壁附面层和主流之间的掺混损失来实现;随着抽吸槽向叶片尾缘方向移动,控制效果逐渐减弱。通过对采用两种新型抽吸形式—机匣端壁流向开槽和叶顶流向开槽进行控制的研究发现,两种方案分别对应的控制规律不同,且与机匣端壁周向槽抽吸方案的控制机理不同,机匣端壁和叶顶流向开槽抽吸均可以通过直接影响叶尖泄漏涡的结构形态和强度来提升叶栅性能。4.级环境下周向槽机匣处理技术控制叶尖泄漏流的研究。以一台两级对转轴流压气机为对象,在后排转子的机匣处实施周向槽机匣处理技术,通过研究得到了相应的控制规律及作用机理,结果表明:周向槽处于叶片前缘至40%轴向弦长范围内时,可以有效地提升压气机的失速裕度,且位于20%轴向弦长处的方案控制效果最佳。此外,周向槽越靠近叶片前缘,低流量工况范围内的压气机性能提升越显著。通过对比机匣处理前后转子叶尖附近的流动可以发现,机匣处理使叶尖附近的流场品质得到明显改善,显著减弱了叶尖泄漏流的强度,且不同机匣处理方案对叶尖泄漏流非定常波动形态的影响规律不同。叶尖附近静压信号的频域分析结果表明原始对转压气机内部低频波动成分的消失有助于提升压气机的工作稳定性,且通过控制始自叶片弦长中部位置附近的叶尖泄漏流的流动形态来提升压气机的失速裕度更有效。5.级环境下机匣抽吸技术控制叶尖泄漏流的研究。以一台两级对转轴流压气机为对象,在后排转子的机匣处实施抽吸技术,对不同抽吸方案的控制规律及影响机理进行了系统性研究,结果显示:压气机失速裕度的改进量整体上随着抽吸槽的后移逐渐降低。机匣端壁抽吸后,压气机的性能在近失速工况附近升高,而抽吸槽对主流的干涉作用使得压气机的峰值效率点附近和大流量工况范围内的压气机性能降低。机匣端壁抽吸显著改善了叶尖附近的前缘溢流和二次泄漏现象,减弱了压气机内部非定常波动的强度。不同位置的抽吸方案对叶尖泄漏流结构形态的影响规律不同,且通过控制始自叶片弦长中部位置附近的叶尖泄漏流可以更有效地提升了压气机的性能。出口流量信号频域分析的结果表明叶尖泄漏流非定常波动成分的消失和波动强度的减弱均有利于压气机性能和稳定工作范围的提升。