高性能航空发动机和燃气轮机对压缩系统提出了高负荷、高效率、高稳定裕度的急切需求。实际应用中,压气机几乎无一例外都工作在畸变进气条件下。稳态总压畸变经动叶后衰减,在静叶前主要表现为气流角畸变,使受畸变流体影响的静叶区域存在大范围的角区分离/失速,使压气机性能和稳定性下降。但是级实验难度大、成本高,且静叶流道内数据不易测量。因此设计带可调导叶的扇形叶栅实验件,保证静叶进气条件与其在级中一致,又计入畸变条件的影响,同时还要保证足够的可测流道数量具有重要研究意义。本文首先以级内动叶出口气动参数为目标设计了扇形叶栅进口可调导叶,通过三个方案的逐步优化,对比设计目标曲线,得到最终的设计叶型,并运用数值模拟方法对所设计的叶型进行气动分析。其次通过扇形叶栅两侧导流挡板结构形式的改型处理来改善实验件的周期性,数值结果表明:本文提出的挡板截断模型能够较好的改善扇形叶栅实验件的周期性,其中最佳改型模型将可测流道从3个增加到7个,满足扇形叶栅风洞实验对实验件周期性的要求。最后,本文通过调整前排个别导叶安装角来实现不均匀的静叶进口流场,又通过弯掠造型设计非轴对称静叶,并以数值手段研究其对畸变流场的改善情况。数值结果表明:可以采用本文提出的改变个别导叶安装角的方式模拟畸变条件下的静叶进口流场,从而实现畸变对静叶流场影响研究;非轴对称静叶可以在一定程度上减小受畸变流体影响的静叶流道内的损失,有效抑制角区分离,从而降低静叶损失。