1+1/2对转涡轮即无导叶对转涡轮,主要由高压级静叶,高压级动叶与低压级动叶组成。其中高压级动叶内部流场流动复杂,尤其叶片顶部的叶顶泄漏流动、膨胀波、激波的相互作用使流动更加复杂,这也构成了高压级动叶气动损失的主要来源。因此,有必要对高压动叶内部流场进行详细的研究。首先,本文根据某项目无导叶对转涡轮的设计要求,对无导叶对转涡轮进行了一维气动设计,推导了关键参数与涡轮效率、出功比等性能指标之间的关联公式,便于对转涡轮快速设计。在一维气动设计的基础之上,接着完成了1+1/2对转涡轮的三维气动设计并进行了数值模拟。然后,本文以高压动叶顶部间隙为变量,分析了在间隙高度为1%叶高与2%叶高两种情况下高压动叶顶间隙泄漏涡与波系的相互作用,研究分析发现:间隙的高度是影响高压叶栅叶顶泄漏流动损失大小的主要因素,随着间隙高度增加叶顶泄漏流流动范围增加,主要表现在间隙越高,叶顶泄漏流动起始位置越接近高压动叶喉部,间隙泄漏涡影响范围越大,并且沿流向方向越靠近叶栅流道吸力面一侧。随着间隙增高,高压涡轮出口压力增大,尾缘膨胀波与激波强度加强,内尾波与外尾波的反射激波与尾迹干涉作用增强。高压扰动源发射出的反射激波传播到相隔叶片表面,使附面层加厚,并且形成一道“屏障”阻止了尾缘压力侧膨胀波的膨胀能力。内尾波与压力侧膨胀波在间隙高度不同时都会与泄漏流动发生作用:内尾波会造成泄漏流动轨迹发生改变,泄漏涡影响区域减小,泄漏涡会使激波与膨胀波发生逆流向偏转;当间隙高度增加后,外尾波与泄漏涡流发生作用,泄漏涡流动轨迹发生改变,同时激波强度降低,向下游传播能力下降。最后,本文分析了在转速与背压的不同工况点高压涡轮动叶内部泄漏流动与波系的关系。研究发现,主导泄漏涡流的主要因素依然是叶顶间隙高度,出口背压与转速对泄漏涡流影响甚微。当间隙越高,膨胀比越小时,叶栅尾缘激波会发生形变,产生逆流方向的转折。同时出口会出现原生压缩波或者激波,增大了泄漏涡与出口激波的掺混损失。