汽轮机是重要的原动机之一,它不仅应用于压缩机、泵和高炉风机等旋转设备,它更与锅炉、发电机构成了火力发电的三大主体,源源不断的为工业生产、社会生活提供电力供应。在实际工作运行时,其内部气流流量将随着电网负荷的变化而发生增减。进气结构作为将上游来流气体合理的布置在全周压力级进口的关键环节,其内部流动情况不仅对其自身气动性能产生影响,更会对其上游汽缸内的焓降,及其下游汽缸内压力级效率等气动参数造成影响。为了探究某型由蜗壳腔体、横置导叶和出口导流三部分组成的汽轮机低压缸进气结构的变流量工况气动性能及其流动特性,本文采用全三维数值模拟的方法对其流场进行研究,且通过实验研究,并将实验数据与数值结果进行对比,以验证数值方法的可靠性。此外,研究了一种新型环形空腔出口导流形式,并将其与传统轴向分流形式进行对比。结果表明,进气结构及其各部分的流动损失均随着流量的增加而上升,且流量越大增加速度越快。蜗壳腔体出口流场总压损失分布沿周向并不均匀,并传递至整个进气结构的出口。位于不同周向位置横置导叶通道内的中径及近壁面附近流动情况不同,这主要是由于上游蜗壳出口处气流角沿周向产生剧烈波动所致,但经过横置导叶的导流作用后,在其出口形成了沿周向基本一致的气流角。两种出口导流形式流动损失并无明显区别,但环形空腔结构相较于轴向分流结构会在出口形成了均匀性更好的流场,其中,气流角均匀性的优化主要体现在径向方向。分析进气结构内的流动特性,蜗壳腔体内的流动主要呈现出由外向内的正压力梯度平衡离心力的流动特点,且能基本维持周向流动。通过分析二次流涡量,发现在蜗壳腔体上部和下部各存在一个对涡,随着流动的发展,其发生了由产生、发展,再到消失的过程,该过程造成了对附近近壁面低能流体的不断卷吸和汇聚,因此引起较大流动损失,这也是在蜗壳腔体出口总压损失系数沿周向不均匀的主要原因。在横置导叶流道内,由于径向压力梯度在流动中占据主导,一定程度上抵消了叶片间的横向压力梯度,未在流道中卷吸起通道涡,因此在横置导叶通道中主要存在的涡结构是马蹄涡压力面分支和马蹄涡吸力面分支,且由于蜗壳腔体出口气流角存在差异,导致不同周向位置的导叶通道内马蹄涡两个分支的发展趋势产生差异。在两种出口导流形式中,径向流动被转化为轴向流动,且均在90°转折处出现旋涡,不同点是在环形空腔形式中,除大部分沿轴向流出外,存在小部分流体进入空腔中,并形成封闭区域。