叶轮机内部流动非常复杂,仅以传统的稳态全湍流方法对叶轮机内边界层流动进行数值模拟显然已不能满足工程需求。本文首先基于雷诺平均方法求解Navier-Stokes方程,将原始SA湍流模型的生成项看作为一个输运变量,在数值模拟中额外引入其输运方程以考虑流动中的转捩现象。采用有限体积法进行空间离散,迎风的Roe通量差分裂方法及三阶MUSCL格式计算对流通量,粘性通量采用二阶中心差分离散,同时引入低速预处理技术。发展了一套适用于求解叶轮机内复杂流动的非定常数值求解方法。其次,选用平板边界层转捩流动、定常/非定常条件下的分离流动和叶栅通道内分离流动对该方法进行了数值验证,通过与实验对比发现,该方法不仅对叶轮机中常见的旁路转捩有较好的预测性能,还对于定常/非定常条件下分离边界层分离点以及分离诱导转捩的模拟也具有一定的精度,为叶轮机内复杂流动的模拟提供了一种简单而有效的数值方法。最后,分析分离边界层的模拟结果表明,叶栅通道内分离泡的大小对叶轮机的性能有着重要的影响,当分离泡为小分离泡时,分离泡会促使边界层由层流迅速转变为湍流,使边界层内动能加大,流动不易分离,对叶轮机性能的提高发挥着积极的作用。而当分离泡为长分离泡时,因分离泡的存在促使通道内流通面积发生变化,通道在非设计工况下工作,流动损失加大。