本文以某型汽轮机实际末级长叶片为研究对象,从等速度梯度型、等压梯度型、维氏曲线型和五次曲线型四种基本端壁型线形式出发,选择不同扩张角组合对叶栅上端壁进行设计,考察扩张角组合与端壁型线类型的不同匹配形式对汽轮机末级叶栅工作情况的影响。在CFX软件中对湿蒸汽流动进行数值模拟,选择湿蒸汽平衡相变模型对流动工质进行设定,对三维N-S方程进行求解。对所研究末级原型叶栅进行了数值模拟,考察末级内湿蒸汽流动情况,从型面压力分布、湿度及马赫数等方面对结果进行了分析,在根部及中部截面上,流动具有明显跨音速特点,而在顶部叶高截面湿蒸汽做简单膨胀降压流动。最低压力点普遍出现在轴向弦长0.7之后,该叶栅具有明显后加载特性。在喉部附近存在高湿度区,对应压力最低点,即凝结发生位置。在静叶栅根部及中部截面能观察到明显激波结构,中部截面最为明显。而在动叶栅内流动具有明显超音速特点,在顶部截面马赫数甚至达到1.8,损失较大。在此基础上,选择等速度梯度型、等压梯度型、维氏曲线型和五次曲线型四种基本端壁型线,结合不同扩张角组合对上端壁型线进行设计,获得16种方案,在CFX中对其进行数值模拟。从多方面对所得结果进行分析。研究结果表明,对于相同扩张角而言,等压梯度型叶栅内凝结激波强度最小,等速度梯度型叶栅内强度最大。但由于与气动激波的相互干渉,等压梯度型叶栅在出口附近会产生额外的损失。随着扩张角的增大,栅内凝结现象增强,栅内湿度明显增大,由于凝结释放的潜热导致叶片吸力面存在的局部高温区面积增大,增强了叶片周围温度分布的不均匀性。在扩张角较小时,采用等压梯度型端壁能较好地抑制上端壁处的分离,降低出口损失,但从空间流动上考虑,五次曲线型端壁能够改善下端壁附近的流动情况。在子午扩张程度较小时,选择等压梯度型端壁型线能够提高叶栅气动性能,获得较高的级效率和更加合理的径向反动度分布,而当子午扩张程度较大时,应选择五次曲线型端壁。在实际工程当中,子午扩张是不可回避的问题,根据扩张程度选择恰当的端壁型线能够将因扩张造成的损失降至最低,在最大程度上保证叶栅气动性能,在设计条件允许情况下还可以考虑复合型型线的设计,对特定局部位置进行优化以实现总体性能的提高。