本文分两部分,第一部分是转/静交界面处理方法的研究。在对叶轮机械进行数值模拟时,转/静交界面的处理是十分关键的。研究不同的交界面处理方法对计算结果的影响,对于提高叶轮机械数值模拟的精度和效率具有重大意义。过去的二十年里,国内外的学者们提出了一系列交界面的处理方法,并在CFD商用软件中得到了广泛地应用。本文研究的主要目的是,系统地比较不同交界面处理方法对计算结果的影响,为叶轮机数值模拟交界面处理方法的选择提供参考依据。为了实现上述研究目的,本文的工作从以下几个步骤展开:1)作为整个研究的理论基础,对混合面法(Mixing Plane)、冻结转子法(Frozen Rotor)、滑移面法(Sliding Plane)几种应用较为广泛的交界面处理方法进行详细的介绍。2)发挥二维数值计算速度快的优势,对某型冲压涡轮叶中截面叶栅进行数值模拟,比较不同交界面处理方法对计算结果的影响。结果表明,采用混合面处理交界面时,叶栅的气流转角和总压恢复系数都要比滑移面的要大,而且随着周向间距和相对转速的减小,两者的差异越来越大。3)对冲压涡轮进行三维数值模拟,比较不同交界面处理方法对涡轮的总体性能计算结果的影响。结果表明,不同的交界面处理方法对流量和总压比没有明显的影响,但是对效率有一定的影响。转速越低,效率的差异越大;尤其是当涡轮的工作状态接近不稳定边界时,效率的差异更大。4)选取NASA STAGE35作为研究对象,分析不同交界面处理方法对压气机总体性能计算结果的影响。不同的交接面处理方法总压比的计算结果差别较小,但是效率的计算结有差异较大。随着转速和流量的减小,不同交界面处理方法所得计算结果的差异越来越大。将数值计算的结果同实验数据进行比较,发现采用滑移面法和冻结转子法处理交界面时,计算结果比混合面法更接近实验值。通过以上计算,说明在对涡轮一类叶轮机械进行数值模拟时,交界面的处理方法对计算结果的影响不大。采用混合面法处理转静交界面的定常计算,不仅计算精度和非定常计算差别很小,而且计算速度快。在对压气机一类作功的叶轮机械进行数值模拟时,交界面处理方法的选择对计算结果的影响较大。采用冻结转子法处理转/静交界面可以达到同非定常计算同样的精度,而且花费的时间要少。论文的第二部分是涡轮结构与气动分析。文中提出了一种根据叶型坐标数据,求解叶型的几何参数的算法。首先对测绘数据进行三次样条密集插值,然后求出叶型的中弧线,并通过最小二乘法对中弧线进行修正,最后得出叶型的各项几何参数。通过对冲压涡轮静子和转子叶片上几个型面几何参数的求解,验证了这种算法的可行性。