气体流过叶栅的过程中会形成多种复杂的集中涡系,这些二次流旋涡的生成、演绎与发展支配着整个流场特性。目前,压气机叶栅的气动负荷不断提高,栅内呈现出更为显著的三维流动特征,二次流损失占总损失的比重日趋上升,为能更深入地揭示大转角压气机叶栅内的流动机理,探索叶栅内旋涡及旋涡间的相互作用关系就具有重要意义。本文在试验数据的基础上,应用NUMECA数值软件,校核了常用湍流模型对叶栅流场模拟精度的影响,寻找出最优的计算方法。借助拓扑分析理论,详细论述了大转角压气机叶栅内的三维定常旋涡结构,并构建出旋涡结构的模型图。此外,考虑到叶轮机械内的非定常固有属性,本文应用CFX计算了叶栅S1流面的二维非定常流场,针对叶栅在大正冲角下的旋涡动态脱落过程进行了拓扑分析。分析认为,对于本文研究的大转角扩压叶栅流场,k-ε(EWF)湍流模型具有更高的适用性。本文计算条件下,共发现九种涡系结构,其中,通道涡对流场的组织作用最强,流场出口最终形成集中脱落涡与通道涡并存的稳定状态。二维非定常计算表明,在大正冲角下叶栅流道内主要存在吸力面分离涡和尾缘涡,旋涡周期性地形成、脱落,脱落频率分别为104.7Hz和156.0Hz,吸力面分离涡抑制和归并与其临近的弱小旋涡,同时旋涡形成的低压区促使叶片局部气动负荷上升。