现代航空发动机单级压比不断提升,使得压气机内部流动的强三维、强非定常特性愈发突出。压气机单级负荷的提升会引起动叶端区泄漏流和静叶通道内部分离流动加剧,进而导致气动性能衰减。本文针对压气机静叶通道内部分离流动现象进行了详细的数值模拟,并在此基础上针对分离流动开展了相应的流动控制方法研究。具体工作主要分为以下几个方面:本文第一部分对压气机静叶通道内部流动分离的研究现状进行了分析与总结,主要包括流动损失分析的模型研究和针对不同附面层分离流动控制方法的研究。研究发现,面对复杂多样的流动控制方法,在选取时缺乏有效的指导依据,通过分析流场中的损失分布进行流动控制方法的选取将是一种行之有效的流动控制选型方法。本文第二部分以折转角为65°的Zierke&Deutsch双圆弧叶型叶栅和折转角为43°的1.5级轴流压气机静叶为研究对象,对比分析了叶片负荷对静叶通道内部分离流动及损失特性的影响。研究表明,静叶通道内部分离结构及损失分布与叶片负荷密切相关。对于大折转角、高负荷的Zierke&Deutsch叶栅,随着攻角的增大,叶片吸力面不断加剧的回流会抑制角区分离结构,使得叶栅不会发生角区分离,叶栅通道中的分离流动及损失主要聚集在叶片吸力面附近。1.5级压气机静叶流动分离产生的低能流体主要在吸力面-机匣角区堆积,流动损失主要由角区分离导致,随着流量系数的减小,高损失区占据的范围逐渐增大。本文第三部分建立了基于熵产率损失的流动控制方案选型方法。该方法从流场本质特征分析入手,根据压气机内部流动损失的分布特性,指导流动控制方案的选型。在大转角Zierke&Deutsch叶栅和1.5级轴流压气机静叶上通过该方法完成了流动损失分析及流动控制方法的对比研究,验证了选型方法的有效性。本文第四部分针对1.5级轴流压气机静叶流动分离,对于本文第三部分得到的机匣端壁喷气控制方法初始方案进行了优化设计。基于NSGA-Ⅱ算法,针对机匣端壁喷气缝的长度,轴向位置和气流角度等6个参数,以最佳效率点和近失速点效率为设计目标,进行了优化设计,最终得到了最优的机匣端壁喷气参数匹配方案,将压气机原型中的最佳效率点的多变效率提高12.40%,将近失速点的多变效率提高19.55%。综上所述,本文建立了针对轴流压气机静叶流动分离的“损失分析—控制方法选型—控制参数优化”3个步骤的细致研究。首先分析不同负荷压气机静叶流动分离及损失特点;然后建立了基于熵产率损失模型的流动控制选型方法,初步选出适用于某压气机静叶的流动分离控制方法;最后基于NSGA-Ⅱ算法,对流动控制方法进行参数优化设计,分析端壁喷气设计参数对压气机效率的影响,最终得到最优的流动控制方案。