压气机作为航空发动机的关键部件之一,技术含量高,其性能改善对航空发动机整体性能的提高有着至关重要的作用。压气机气动负荷的不断提高,容易导致流道内发生大尺度、强三维的流动分离,进而引起压气机流动损失增加、效率下降,严重时甚至会导致失速、喘振等危险的气动失稳现象。因此,在对压气机复杂内部流动深刻认识的基础上,发展先进可行的流动控制技术来打破现有压气机气动负荷极限,并将其更好地融入到压气机气动设计体系中对高性能高负荷压气机研制具有十分重要的意义。为此,本文提出了孔式脉动抽吸,它通过仅在端壁上布置的抽吸孔来实现,具有抽吸率小、不破坏叶片强度等优点,并从以下几个方面开展了详细的研究工作:首先,采用低速风洞平面叶栅实验手段,验证了孔式脉动抽吸这一新型非定常流动控制方法对轴流压气机叶栅三维角区分离流动控制的有效性,并证实了在相同的时均抽吸率下,脉动抽吸比定常抽吸在三维流场改善和气动性能提升方面具有更大的优势。脉动抽吸相较于定常抽吸主要有两方面的优势:一方面是在相同的抽吸量下,脉动抽吸在抽吸阶段具有更大的抽吸动量,从而对角区分离的影响更明显;另一方面是脉动抽吸能够促进主流区高动量流体与附面层低动量流体之间的掺混,增加高动量流体向附面层的输运,从而更有效地控制三维流动分离。此外,脉动抽吸和脉动射流随激励参数的变化规律存在较大不同,但它们基于各自的最优激励参数时控制效果并未展现出明显的差异。流场内通道涡和集中脱落涡会对高损失区产生主导的影响,它们所引起的损失在叶栅总损失中占据相当大的份额。其中,通道涡被有效地抑制是流场性能提升的主要原因。其次,为获取压气机流道内部更丰富的流动细节和典型的流动特征,以便进一步加强对脉动抽吸作用机制的理解和认识,在实验研究的基础上,又借助数值模拟对主要激励参数展开了更为详细地影响规律分析,并对比研究了定常抽吸和脉动抽吸控制效果的优劣性及其相应的变工况特性。数值结果表明,脉动抽吸具有激励参数依懒性:当激励频率与涡落脱特征频率成倍频关系时,可以实现最佳激励频率正效果;抽吸率越大控制效果越明显;最佳激励位置在靠近上端壁角区分离起始点的附近区域内,当激励位置远离此分离点时,激励效果明显减弱,甚至可能导致流场恶化;前向倾角越小,流场性能提升越显著;当侧向倾角为β=315°时,控制效果更明显。在相同时均抽吸率情况下,相比于定常抽吸,脉动抽吸能够更有效地改善流场性能,并且表现出更好的变工况适应性。发现脉动抽吸相比于定常抽吸控制效果更优的主要原因之一是非定常脉动激励效应使得脉动抽吸能够较好地“适应”或“匹配”原型流场的非定常特性,因而脉动抽吸在重构且改善流场流动状态方面展现了更大的优势。在脉动抽吸的作用下,流场因“锁频”效应呈现受迫振荡现象,导致流场在宏观上趋于更加有序的状态,并且流场内主频脉动被抑制的越显著,损失降低幅度越大,控制效果越明显。同时,基于不同激励模型下脉动抽吸控制效果略有不同,这主要是由于不同激励模型的瞬态速度幅值与变化率和引起流动附加损失的流体剪切及粘性耗散存在一定的相关性。此外,在相同的控制条件下,脉动抽吸、脉动射流和合成射流控制效果随激励参数的变化展现了较明显的差异性,相比于脉动射流和合成射流,脉动抽吸对激励参数具有更优异的变工况适应性和可行性。最后,为进一步提升压气机的气动性能以及尝试将提出的孔式脉动抽吸融入到压气机设计体系,将脉动抽吸与反弯造型技术进行结合,提出了新型联合流动控制方法。采用数值模拟方法,从气动性能和能量消耗两个评价目标,对弯角、激励位置、频率和抽吸率,以及攻角等关键参数进行了详细研究,研究结果表明,基于相同的控制条件,采用联合流动控制方法在减少损失、改善气动性能方面比单一脉动抽吸控制效果更佳,在对主要激励和设计参数进行优化设计的基础上,总压损失最大降低幅度为17.7%,能量效率最高可达504%。