为了研究汽轮机高压级和低压末级静叶栅的气动性能和栅内涡系与拓扑结构,对高压级两套叶栅和低压级两套叶栅在不同冲角下进行了详细测量,通过对比实验研究了叶片前缘形状、载荷分布、叶片弯掠以及冲角对叶栅气动性能的影响.为了进一步提高静叶栅的气动性能,本文使用CFX软件对实验叶栅进行了数值模拟并和实验结果对比,在此基础上通过对叶片的弯和掠来降低损失.五孔探针校准数据处理时通常采用样条插值和最小二乘法拟合,本文对这两种方法进行了理论分析和实验对比,在此基础上提出了一种线性插值方法.对于特性良好的探针,该方法的精度接近样条插值;对于特性较差的探针,该方法能够在不改变探针特性曲线的基础上保证插值精度,有着更为广泛的适应性.流场显示和拓扑结构分析结果表明,在高压级静叶栅中,其壁面流谱中共有鞍点16个,结点14个.在20%轴向弦长和95%轴向弦长处的横截面上各存在着1个鞍点、12个半鞍点和8个螺旋结点.两个横截面的奇点数相同,但却有着本质的区别,奇点的相互演化体现了涡系结构的演变.主要体现为马蹄涡压力面分支逐渐进入通道涡核心并成为其一部分,通道涡在吸力面角区和吸力面相互作用,诱导出一个新的吸力面壁角涡.受通道涡的挤压,马蹄涡吸力面分支和吸力面前缘壁角涡逐渐向吸力面靠近并爬上吸力面,吸力面前缘壁角涡在和马蹄涡吸力面分支相互作用中被耗散.在低压末级静叶栅中,受上端壁大子午扩张影响,叶栅顶部发生了流动分离,其壁面流谱中共有鞍点20个,结点18个.在20%轴向弦长处的横截面上存在着半鞍点16个,鞍点1个,螺旋点10个;在95%轴向弦长处的横截面上存在着半鞍点14个,鞍点1个,螺旋点9个.数值研究结果表明,叶片反弯和前掠可以在叶片压力面上和吸力面上形成反C型压力分布,正弯和后掠则形成C型压力分布.受C型压力分布影响,通道涡被抬向叶片中部,强度和影响范围有所增加,能够更加有效的卷吸端壁附近的低能流体,减小了端壁附近的损失,同时叶片中部损失有所增加.从总压损失来看,相对于叶片掠,在相同的条件下,叶片弯曲能够更有效的改变损失分布.从总的总压损失数量对比来看,前掠和反弯使得损失增加,后掠和正弯减小了总损失,其中正弯10<0>的损失最小.