动力涡轮一般具有叶片较长,子午扩张角较大的特征,在叶栅流道的前面部分由于气流膨胀加速不明显,而子午流道的扩张会造成气流在局部产生扩压减速的作用,这将使叶栅前缘形成大尺度和高强度的马蹄涡,并在流道前段继续在逆压梯度的作用下发展,导致通道涡的强度和尺度增大,从而使得二次流损失增加。本文以某动力涡轮第一级为原型,针对其上端壁较大的子午扩张特征提出了控制端部流动的优化措施,采用商用CFD软件NUMECA对其进行改型设计并做了详细的数值模拟研究。首先以均化反动度沿叶高和控制流量在径向的分布为目的,对参数化涡轮静叶栅通过叶型安装角的调整减小上端部的喉部面积,并在叶栅顶部引入适当的正弯使得涡轮静叶顶部具有前缘正弯和尾缘反弯的复合弯曲特征。达到了减小顶部反动度增加根部反动度、使更多气流通过损失小的主流区域、减小通道涡强度的目的,使得涡轮静叶栅能量损失由5.04%减小到4.91%,同时涡轮等熵效率提高了0.17%。其次针对原型涡轮静叶栅顶部静压的分布特征,在静叶上端部应用端部前掠改型以改善上端部的静压分布,通过参数化控制涡轮静叶栅的积叠线掠高和掠角的变化寻找到最佳的端部前掠优化方案,使涡轮气动性能得到最大的提高。数值研究结果表明上端部前掠能够有效的改善子午扩张静叶栅顶部的静压分布,从而提高涡轮的气动性能,且存在最佳的掠高和掠角,使得涡轮在流量变化不大的情况下使得涡轮等熵效率从92.36%增加到92.58%。在变攻角时,掠叶片的负攻角性能有所改善,而正攻角性能有所恶化。