叶顶泄漏涡（Tip Leakage Vortex,TLV）是一种普遍存在于轴流式旋转机械叶顶附近区域的流动现象。叶顶泄漏涡的存在会诱发叶顶区域流动空化不稳定性的,进而导致流体机械性能的降低。本文针对水翼叶顶泄漏涡及控制展开了深入研究,可为轴流式水力机械设计提供指导。（1）考虑到旋转与曲率修正的涡粘模型对抑制涡粘耗散的作用,本文分析了现有旋转与曲率修正涡粘模型（SST-CC模型）对间隙泄漏涡及其空化预测的适用性。研究结果表明,数值模拟的速度分布、涡旋核心位置以及速度梯度均与实验一致,SST-CC湍流模型对泄漏流旋转效应的预测比SST湍流模型更加准确,进一步验证了数值结果的准确性和有效性。（2）数值研究了在三种不同叶顶间隙（2mm,3mm,4mm）条件下,叶顶泄漏流以及叶顶泄漏涡空化的特性。研究结果表明,2mm间隙下叶顶泄漏涡初生点大约在10%弦长位置,旋涡强度较大,占据了大约50%的叶顶前缘区域。随着泄漏涡向下游发展,旋涡强度受主流影响呈下降趋势。随着间隙增大,泄漏涡初生点会向后缘移动。泄漏涡周围Vx呈y对称分布,Vy呈x对称分布,揭示了泄漏涡的轨迹及其规则的形态。在主流的作用下,下游旋涡强度降低。在2mm间隙时,在叶顶前缘的涡核压力最低;3mm间隙时和4mm间隙时,涡核压力最小值点会后移。从涡核压力的分布可以得出,叶顶泄漏涡均在前缘处的涡强度大。在小间隙时,涡核压力下降位置更靠近前缘;大间隙时,涡核压力下降位置向后偏移,这是由于小间隙时泄漏涡的初生位置更靠前缘。三种间隙方案均有明显的涡空化形态出现,空化出现的位置与泄漏涡的位置一致,而且泄漏涡初生点与涡空化的初生点大致相同,空化的形态和空化的体积随间隙增加逐步增大。（3）基于水翼叶顶泄漏涡的发展机制,提出了一种新型的叶顶结构——双曲孔结构（Double-curved-hole,DC hole）。在翼型两侧大压差的驱动下,通过双曲孔的射流会直接冲击叶顶的泄漏流,从而破坏了泄漏涡的结构。与原始翼型相比,在2mm间隙条件下,叶顶泄漏涡的长度减少了大约50%,三种双曲孔方案中涡流等值面面积的最大减少量为50.65%。孔的位置影响泄漏涡抑制效果的重要因素之一,位于泄漏涡初生点的双曲孔对泄漏涡抑制效果最好。因此,在不同间隙下,双曲孔的最佳出口位置应设计在叶顶泄漏涡初生点处,在射流与主流的相互作用下,泄漏涡将受到破坏并分离成弱化的泄漏涡（WTLV）、新生的次级叶顶泄漏涡（NSTLV）、诱导涡和孔分离涡（HSV）。从涡动力学角度分析发现:涡量首先沿叶顶泄漏涡轨迹急剧下降,之后缓慢下降至一个较低的水平;沿泄漏涡轨迹压力的变化过程则呈现出与涡量几乎相反的规律;三种抑制方案的涡核压力普遍高于原始方案的涡核压力。（4）分析了三种双曲孔方案中TLV低压区域的分布及涡空化特性,三种双曲孔的方案都有明显的改善作用。M1双曲孔方案的压力等值面表面积减少了53.2%。随着双曲孔位置继续向尾缘移动,M2和M3方案旋涡低压区的改善效果逐渐减弱。三种双曲孔方案的空化性能均优于原始方案,对不同间隙下的泄漏涡空化均有优异的抑制效果。三种间隙下的最大空泡表面积分别减少了49.6%,72.8%,77.7%,并通过实验进行了验证。2mm和4mm间隙下不同双曲孔方案的升力系数最大下降分别为0.56%,0.1%,双曲孔结构对翼型的升力影响微乎其微,因此在叶顶布置双曲孔的方案几乎不会改变水翼的升力性能。从对泄漏涡及空化抑制效果来看,双曲孔方案是一种较优的解决方案,为工程应用提供了新思路。