为减轻发动机重量、提升低压转子动力学特性,具有更大面积比、更短轴向长度和更大径向跨距的超紧凑过渡段在现代高性能航空发动机上得到了广泛应用。超紧凑过渡段内流道型线曲率变化大,流向逆压梯度增强;过渡段上游高压涡轮级出口存在旋流、尾迹、激波和叶顶间隙泄漏流等现象;一些发动机过渡段内甚至布置了宽厚支板;此外,高空巡航状态下涡轮流动雷诺数大幅下降,等等。上述因素使超紧凑过渡段及其下游低压涡轮内部极易出现流动分离,严重恶化过渡段及低压涡轮气动性能。将低压涡轮导向器与支板合并,实现过渡段与低压涡轮导向器一体化设计,可有效提高过渡段、低压涡轮的紧凑度,并抑制传统超紧凑过渡段内的三维分离,从而改善过渡段内部流场组织,是一种极具前景的过渡段设计方法。即便如此,如何改善超紧凑过渡段内流动仍是个难题。鉴于前人研究表明,尾迹扫掠可通过“寂静区”效应改善下游叶片性能,以及超紧凑过渡段前确实存在上游高压转子尾迹源,本文采用数值模拟方法,对利用上游高压转子尾迹“负射流”在过渡段中低压涡轮导向器吸力面产生的“寂静区”效应以抑制附面层分离的机制进行了深入研究,具体体现为三大部分研究工作:(1)一体化超紧凑过渡段内部流动机理,尤其是低压涡轮导向器吸力面分离流动特征和转捩机制研究。高空低雷诺数设计工况的均匀进气和尾迹扫掠状态下,低压涡轮导向器均占一体化超紧凑过渡段的损失比例最大。阐述了尾迹在一体化超紧凑过渡段内的输运特性和“负射流”效应;分析了尾迹抑制低压涡轮导向器吸力面分离的流动机理,并发现尾迹诱导宽弦长低压涡轮导向器吸力面转捩过程中的“寂静区”效应。(2)来流条件对一体化超紧凑过渡段非定常流动,尤其是低压涡轮导向器附面层分离、转捩流动机制影响的研究。对于雷诺数和来流湍流度两个影响因素的研究发现,一体化超紧凑过渡段的损失随着来流雷诺数的增大而降低,流场组织也得到了一定改善;湍流度对一体化超紧凑过渡段的影响相对较小,且其对一体化过渡段的影响具有双重性,一体化过渡段内的损失变化取决于湍流度正反两方面作用的平衡。(3)尾迹特征对一体化超紧凑过渡段三维非定常流动影响的研究及基于一体化超紧凑过渡段的尾迹优化。对于尾迹强度和尾迹扫掠频率两个尾迹特征的研究发现,尾迹强度对一体化过渡段的三维非定常流场特性,尤其是低压涡轮导向器吸力面附面层的影响较大。尾迹强度和尾迹扫掠频率对一体化过渡段的非定常流动性能都具有双重作用。最后对尾迹特征进行优化,挖掘利用尾迹扫掠提高一体化超紧凑过渡段气动性能的最大潜力。