工业汽轮机的一个重要特点是变工况运行,这对汽轮机双列速度级内的导叶的变工况性能提出了较高的要求。后加载叶型由于具有较好的攻角适应性,能够满足上述运行特点,成为研究的热点。在不同的工况下,叶片通道内部的流动结构会产生很大变化,因此详细认识叶片在不同工况下的气动特性对进一步改善流场具有重要意义。本文采用平面叶栅吹风实验与数值模拟相结合的手段,对两种后加载叶型的气动特性进行了详细的研究。在实验方面,设计并搭建了叶栅实验台,校准了五孔探针等测量设备,在不同攻角、展弦比、进口边界层厚度工况下对叶栅进行了实验测量,处理数据得到叶片的表面静压系数、总压损失系数、出口气流角与二次流矢量等重要的气动参数;在数值模拟部分,通过比较实验与数值模拟结果的差异,确定了数值计算所需要的湍流模型与入口湍流参数,证明了数值模拟结果的可靠性,在此基础上,对叶栅在不同攻角、来流湍流度、入口边界层厚度工况下进行了数值研究,并通过详细的后处理得到了叶栅内部流动细节。本文按节距平均总压损失系数沿叶高的分布将叶栅流场分为主流区与端部区。研究结果表明,攻角的增大对主流区损失的影响较小,但是会影响端部区域的范围,横向压力梯度的增强以及通道涡强度的增加使得栅后的角区流体向叶栅中部和压力面一侧扩张,增大了端部区域的损失与出口气流角;展弦比的影响仅体现在较小展弦比工况下,随着展弦比的减小,叶型损失逐渐增大,端壁边界层增厚,端壁处损失逐渐增加,出口气流角略有减小,当展弦比很小时,角区流体发生掺混,二次流动加强,增大了叶型损失;湍流度对叶片角区流体有影响,随着湍流度的增大,吸力面分离泡的尺度逐渐减小,流动形态也有所改善,而湍流度的减小会加剧角区与壁面分离泡的相互作用,恶化尾缘处流场;来流边界层的增厚会减缓通道涡对角区流体的扩张作用,进而延缓吸力面角区流体的分离,一定程度上改善了栅后的流场特性。