汽轮机是电力工业的核心设备，在当前节能减排的大背景下，人们对其气动性能的要求也越来越高。叶片是汽轮机的重要部件，起着功能转换的关键作用，其设计水平的高低在很大程度上决定了汽轮机热效率的高低。本文以汽轮机低压部分三级叶栅为设计对象，系统研究了长叶片的气动设计方法，主要围绕S2子午通流设计和可控涡造型设计两方面编写Fortran计算程序，并对环量分布形式进行了探讨。在对采用两种不同环量分布形式设计的末级叶片进行造型后，利用CFD软件对其进行气动性能的对比分析。在S2子午通流设计中，采用流线曲率法编制了包含流速、流量、流线三重迭代的S2流面计算程序。通过在叶栅间隙设置计算站，并给定一定的环量分布形式，利用该程序可得到满足流量分布要求的S2子午流面流线图。显然，环量分布不同，会导致S2子午通流的差异。通过对常用的几种流型的对比分析，针对本文研究对象，确定了两种不同的环量分布方案，即前两级叶栅均采用理想等环量流型；方案一中末级叶栅采用理想等环量流型，方案二中末级叶栅采用可控涡流型。在可控涡设计程序中，积分计算出叶片型线的未知坐标，加之已获得的r、z坐标，可绘制出叶片各截面上的中弧线。通过厚度加载、前尾缘修饰、叶身径向积叠，实现了叶片的三维造型。将采用上述两种方案获得的末级叶片导入Numeca软件中进行全三维计算。在对其气动性能进行对比分析后，发现采用方案二较方案一等熵效率提高约4.5%，且流场分布更趋均匀合理，说明对于本例末级叶栅，采用可控涡流型比理想等环量流型更适合。通过以上工作，初步形成了一套可用于汽轮机长叶片的气动设计体系，在给定合理的环量分布情况下，可快速完成叶片的设计，有重大的工程应用价值。