叶顶间隙是影响轴流压气机高效运行的重要因素之一,不同的叶顶间隙会使得压气机转子的顶部流场结构不同,从而导致性能、稳定工作范围发生变化。因此,对不同叶顶间隙下的流动及流致振动机理进行详细研究,具有十分重要的意义。本文的研究对象为1.5级轴流压气机。论文首先通过实验获得总体性能数据,用于数值模拟方法的验证。同时,在设计间隙下,采用不同网格及不同的算法,开展定常及非定常的数值模拟的研究。通过对比,最终选取单通道定常与全通道双时间步方法进行详细计算。论文基于大量的数据,详细分析了设计间隙下的流场结构,掌握了该间隙下间隙流动是如何影响压气机性能及稳定性的规律。论文还通过采用不同的间隙高度,研究了间隙高度对压气机总体性能的影响,并分析了不同间隙下的失速机理。结果表明,在角区分离、叶顶间隙流及相应的二次涡流的相互抑制及共同作用下,存在着一个最佳的叶顶间隙。采用这个最佳间隙时,压气机的稳定性最高。本文使用双向流固耦合的方法,在不同间隙下的近失速工况,对压气机流致振动进行了计算。通过对比不同间隙下叶片受力情况,发现:小的间隙使得叶片两侧的压差过大,导致叶片的振动幅值增大;过大的间隙使得顶部流动非定常性增大,导致叶片的振动频率增大。