随着火电机组参数的不断提高,汽轮机安全性问题变得日益突出,必须采用各种手段保证机组安全运行,因此,准确预测汽轮机设备寿命,进行合理的寿命管理对延长机组运行寿命、保证机组安全可靠运行具有十分重要的意义。利用已经发展成熟的CFD技术对汽轮机内部流动与换热特性进行研究,可以得到机组启停机等多种工况下通流部分详细温度、压力、速度等参数,对准确进行汽轮机寿命评价具有重要的现实意义。本文研究了采用CFD软件求解热-流耦合问题的数值计算方法,分析了数值网格尤其是边界层网格对计算结果的影响,必须在保证计算准确性的前提下尽可能减少计算网格的数目,以使在现有计算机硬件条件下和课题预期时间内完成计算任务。另外,通过对两种经典热-流耦合问题的数值计算,得出了使用FLUENT进行热-流耦合问题的一般数值方法,并结合超临界压力水蒸气环境下的流动、换热特性,对使用FLUENT进行热-流耦合数值计算的方法进行探讨和研究。在上述研究的基础上,本文采用数值计算和理论计算的方法研究了高压缸内汽封的流动特性和泄漏量,并结合汽轮机变工况热力计算,得到变工况下汽轮机高压各级的压力、流量和温度等参数,作为高压缸热-流耦合计算的进出口及其它相应边界的边界条件。最终以某600MW超临界参数汽轮机为研究对象,通过对高压缸内部结构的简化,尤其是对压力级动叶、静叶结构的合理简化建立其几何模型,然后对高压缸内进行热-流耦合数值计算,得到了额定工况及变工况下转子表面温度以及蒸汽与高压缸内缸、转子之间的换热情况,为采用有限元法进行转子热应力分析提供温度边界条件。本文通过对热-流耦合问题计算的数值方法的研究,得到了使用CFD软件进行超临界参数下热-流耦合问题计算的一般方法,并采用这种方法对某600MW汽轮机高压缸内额定工况和变工况下的流动与换热情况,尤其是转子表面的温度场分布进行计算和分析,是进行转子寿命评价的基础。