汽轮机是发电厂中的主要热力设备,其效率的高低直接影响电厂的经济效益。因此,积极致力于提高汽轮机效率水平对加快发展国民经济及能源节约具有重要的意义。汽轮机在设计中,动叶顶部和汽缸壁之间为了避免摩擦而留有叶顶间隙,由于动叶前后存在压差,不可避免的出现泄漏流动,而高参数大容量机组的间隙泄漏流速度较大,使间隙端区流动更为复杂。本文基于计算流体动力学软件CFX对某带有高低齿汽封的汽轮机高压1.5级模型进行数值计算,主要工作如下:首先,分析了不同叶顶间隙下汽封出口腔内泄漏流的涡系变化以及泄漏流与主流掺混对下游静叶气动性能的影响,并定量计算了泄漏流引起的相关损失。结果表明:泄漏流引起的掺混损失大小与回流涡的尺度大小有关。泄漏流和主流在动叶出口处发生掺混后,掺混区汽流方向发生偏转,对下游静叶产生负攻角,而且存在较大的径向速度;泄漏流沿吸力面流出静叶流域,导致出口汽流角的偏移。泄漏流的影响范围主要在75%叶高以上区域,且在95%叶高处达到最大。随着叶顶间隙的增大,泄漏流引起的相关损失都相应增大,其中掺混损失占主要部分,质量平均熵增损失系数为7%-11%。其次,分析了不同叶顶间隙下泄漏流在汽封和下游静叶流域内引起的高损失区分布规律,探究了泄漏损失的产生机理,并对级内粘性损失进行了区分和量化。结果表明:泄漏流在汽封腔内引起的粘性损失主要分布在齿下节流处和与汽封齿的撞击点处;下游静叶流域内泄漏涡并不直接引起损失,泄漏流与主流较大的速度差异是引起粘性耗散的主要原因。随着叶顶间隙增大,泄漏流具有更高的湍动能,与主流掺混引起更大的粘性耗散。上游静叶中粘性损失较小,静叶和动叶尾缘处的尾迹损失发生突增,下游静叶流域内的掺混损失约占级内粘性损失的1/3,且随叶顶间隙的增大而增大。最后,提供了计算相关泄漏损失的具体公式,打破了经验公式的局限性,通用于冲动式汽轮机,同时阐述了泄漏损失的产生机理及其影响因素,研究了高压1.5级流域内高损失区分布情况,为设计高效的汽轮机组提供参考。