大功率汽轮机组的研制对实现节能减排的国家战略目标以及缓解能源危机意义非凡,而高性能先进叶片的设计和采用则是汽轮机组高效运行的必要手段。对此,本文在某大功率汽轮机组中压某级环境下,通过扇形叶栅实验以及数值计算的方法,对静叶叶片变冲角和变马赫数气动性能进行了研究和验证,同时借助参数化方法对叶片设计特点和理念进行总结和归纳。首先,结果显示该级静叶在实验工况下根部和顶部均为后加载叶型,有利于对端壁横向二次流强度进行控制;而中部叶型尽管也是后加载,但其吸力侧最低压力点轴向位置相对于根部和顶部均有不同程度的前移,且中部叶型负荷明显增大,综合两者共同实现了叶片高负荷和高效率的双重目标。而随着来流冲角由-10°~+10°的变化,叶栅流动总损失介于3.22%~4.17%之间,在-7°冲角附近达到最小。实验条件下损失系数变化幅度在1%以内,说明叶片变冲角特性良好。其次,数值计算结果表明变冲角计算结果与实验结果基本贴合,两者对比很好地验证了实验结果的准确性和计算结果的可信度。而从变出口马赫数计算结果可以看出在马赫数由0.2~0.8变化的过程中,跨截面叶型吸力侧最低压力点位置发生明显后移,叶型后加载特征加剧,叶片负荷也明显减小;叶栅流动损失随马赫数的增大则呈现出先减小后增大的变化过程,总流动损失值在Ma=0.6附近达到最小。最后,本文借助NUMECAAuto Blade对中压级和高压级各两套静叶片进行参数化和相关参数提取。在前文结果的基础上对比分析发现,叶片设计者在中压级叶片上采用的均为高负荷叶型,其叶型设计负荷系数普遍在0.75以上且明显高于高压级叶片。同时叶片正弯会使得三维叶片两端部负荷降低而中部负荷明显升高,且弯角越大,叶片越薄,这种负荷变化的幅度也越明显,此外这种由叶片正弯引起的叶高方向上负荷的变化在大折转角中压级叶片上表现的比折转角较小的高压级叶片更为明显。