压气机内部的不稳定性流动现象会造成其性能下降、噪声问题甚至是产生运行事故,相关研究有助于提高稳定工作范围和避免进入危险工况。旋转不稳定性是一种局部的气动失稳现象,常常发生在大叶顶间隙和较小流量工况下,一定情况下会导致叶顶间隙噪声增大和叶片振动,目前其形成机制尚未得到统一结论;本文以周向模态测试为主要研究方法,对轴流压气机实验台上存在的叶顶区域旋转不稳定性压力脉动进行了研究。本文主要内容包括:针对压气机叶顶区域流动周向模态测试对传感器数量的要求,及传感器数量受限时所产生的模态混叠现象,提出一种基于两套测点数组合来校准预测高阶周向模态的测试方法,将可识别的模态阶数提升至原来的5倍;通过对叶顶区域压力脉动的分析,捕捉到包括叶片通过频率和旋转不稳定性宽频带凸起的叶顶区域流动模态特性,随着流量减小宽频凸起先向低频移动后回到高频处、扰动模态数不断减小;对于旋转不稳定性的频谱和模态特性,引入了旋转源模型,解释了多重峰值的频谱特点,并发现源脉动频率不断降低直至为零。利用双均布测点的测试结果,使用基于压缩感知的模态重构方法,进一步提升了所获取信号的时域空间分辨率,改善了模态幅值的准确性,并使得周向模态测试具有了一定的鲁棒性;在压气机叶顶区域流动的时变特性分析中,利用压缩感知后结果改善了分析精度,且对比叶片通过压力脉动发现旋转不稳定性在时域上幅值波动较大,不稳定性更明显。除此以外,引入了基于POD本征正交模态分解的空间模态分析方法,与传统傅里叶基的模态分解结果进行了对比;对POD中存在的空间分辨率问题进行了讨论,分析结果表明两种方法的分解结果吻合良好。