高空工作的航空发动机或者微型燃气轮机通常工作在很低的进口雷诺数下。涡轮内部流动可能存在流动分离和转捩,对涡轮的气动特性造成严重影响。轴流涡轮内部的流动是复杂的三维非定常流动。数值模拟方法是研究其内部流动的重要手段。针对某低速轴流涡轮,建立了三维数值模型,研究了雷诺数对涡轮内部流动的影响。根据静叶流动分离情况,研究了不同控制方法控制流动分离的效果及内部流动的影响;最后研究了通过叶片几何优化控制流动分离的可行性。研究结果表明:随进口雷诺数的增加,涡轮静叶吸力面流动分离推迟,静叶出口处速度边界层厚度变薄;静叶下游总压损失和速度损失减小;动叶下游出口处二次流引起的损失区域减小。根部通道涡、顶部通道涡和顶部间隙泄漏涡引起的总压损失较大。顶部间隙泄漏涡造成的速度亏损最大。在低雷诺数下,矩形凸台加装在前缘和最大厚度处时吸力面流动分离推迟;矩形凸台加装在分离前位置没有达到控制流动分离的效果。粗糙带加装在三个位置时均能有效控制吸力面的流动分离。在叶片上加装圆形槽和V形槽时控制方法失效。在高雷诺数下,矩形凸台和粗糙带的效果与低雷诺数下效果相似。圆形槽加装在前缘和最大厚度处能有效的控制流动分离,加装在分离前位置处失效。V形槽加装在前缘位置处时控制流动分离的效果较弱,加装在叶片最大厚度处和分离前位置处均失效。改变叶片的倾斜角减弱了叶片顶部流体的径向流动,提高了静叶下游出口处流体速度,使静叶整体的总压亏损略有降低,但叶片顶部流动分离区域增大。