大曲率扩压弯道是离心式叶轮机械中无叶扩压器、弯道和回流器等固定部件的简化模型,弯道内流体会呈现出二次流、流动分离及再附等复杂形态。目前的研究多集中在二维弯道或三维等截面弯道及入口速度固定的简化模型上,而在实际情况中,弯道的高度和通流面积会发生变化,同时其内部流动受到上游叶轮出口处周向通过的“射流-尾迹”结构的扰动。这些固定部件内流动分离的时空演化特征影响了下一级内部流动特征,甚至会影响叶轮机械的性能和运行稳定性。本文以大曲率扩压弯道内部湍流分离流动为研究对象,开展了以下几方面工作:1.以楔形扩压器为背景,以展向渐扩U型弯道的内部湍流分离流动为研究对象,探讨了表征弯道扩张的弯道高度对二次流形成、流动分离及再附的影响,并分析分离流的三维特征。研究发现随着扩张高度的增加,内壁上的流动分离出现的位置提前,分离涡的尺寸增大,且弯道内的二次流特性也发生变化。三维分离流在很大程度上影响流出段的流动,由于空间上存在非均匀分离,流出段的流向速度和径向速度都呈现出波动模式。在流出段,弯道扩张高度对压力系数和表面摩擦系数的大小和恢复有显著影响。2.以多级离心叶轮机械的“无叶扩压器-弯道-回流器”系统为背景,以轴对称U型弯管为研究对象,探讨表征上游叶轮叶片扫过扩压器进口的无量纲叶片通过频率（BPF*）对弯道内湍流流动的影响。研究发现在BPF*=1和2的情况下弯曲段在大约半个周期内发生了流动分离,且BPF*=2处出现了较早的分离,而BPF*=5和10处则没有分离。弯道内表面摩擦系数变化幅度随BPF*的增加而增大。随着BPF*的增大,两侧壁面边界层厚度减小。3.以离心叶轮、无叶/叶片扩压器、弯道和回流器组成的系统为对象,研究叶轮出口的湍流流动特征对扩压器、弯道及回流器内部流动规律的影响。研究发现设计工况下扩压器叶片对叶轮内流体的流动影响较小,扩压器内的流动较为规律;小流量工况下,叶片扩压器对叶轮流道及自身流道的影响较为显著,有多个大尺寸分离涡出现,带无叶扩压器的模型仅在叶轮内发生流动分离,且分离涡的尺寸小于带叶片扩压器的模型。叶轮内二次流主要发生在叶片前缘及中间区域,扩压器叶片对扩压器、弯道及回流器内流体的复杂流动起主导作用。弯道及回流器内表面摩擦系数未出现负值,说明弯道及回流器内均未出现流动分离现象。除小流量工况下带叶片扩压器模型的压力系数外,其他计算模型的压力系数沿流向呈现先增大后减小的趋势。