燃气轮机的发展对压气机部件的气动性能提出了更高的要求。压气机内的流动是工程中最复杂的现象之一,其主要特征是复杂的涡系。旋涡的形成、发展和破裂,旋涡与主流的相互作用以及旋涡之间的作用决定了流动的基本特征和受力情况。由于旋涡结构直接影响到压气机的能量损失分布、效率和稳定性,研究压气机流道内的旋涡结构和损失增加的机理具有重要意义。首先,本文对某大转角、高负荷矩形扩压叶栅进行了详细的实验研究。本实验采用L型五孔探针测量了3个冲角下的流道出口横截面的流场信息,得到了出口截面的旋涡结构分布,进而使用数值模拟对实验结果进行补充。实验表明,在3个冲角下流道中都存在两个通道涡。在-6°和0°冲角下,叶栅中气体流动状态较好,流道中部存在两个集中脱落涡。在+6°冲角下,全叶高出现分离,能量损失急剧增加。进而,对数值模拟结果进行了分析,得出通道涡、集中脱落涡和壁角涡的演变规律。随着冲角的增大,通道涡生成位置前移。其次,本文研究了某型跨音速压气机级内的旋涡结构。共计算了设计转速下的十三个工况点,并绘制了压气机特性曲线。由数值结果可知,在设计工况下,流动状态较好。在近失速工况下,静叶上半叶高和机匣处出现严重的分离。在阻塞工况下,静叶底部和轮毂处出现分离。由于压气机级流道横截面的流线图不能清晰的表明旋涡的发展,本文研究了一种二次流计算方法。进而分析了设计工况、近阻塞工况和近失速工况下的静叶流道横截面的旋涡发展。在设计工况下,流道中存在上通道涡和上集中脱落涡以及通道涡衍生涡：在近阻塞工况下,流道中存在压力面前缘分离涡、吸力面-轮毂角区分离涡和上集中脱落涡；在近失速工况下,流道中存在吸力面分离涡。