现代航空发动机要求压气机必须具有高负荷、高效率和高失速裕度的特性,然而提高压气机负荷的同时往往会导致失速裕度的降低。机匣处理是提高压气机失速裕度的一种重要手段,然而,机匣处理一般存在转速变化时扩稳效果降低的问题,即“鲁棒性”不足。因此,在不同转速下探索均能有效扩稳的结构,研究其相应的扩稳机理具有重要的意义。本文以NASArotor37轴流压气机为研究对象,首先研究了带背腔的缝式机匣处理和叶顶喷气的扩稳机理,在此基础上对两者耦合而成的耦合型机匣处理开展参数化研究,并对优化后的耦合型机匣处理开展非定常数值模拟,揭示了耦合型机匣处理对压气机内部流场的改善机理及在其作用下压气机的失速机理。主要的研究内容和结论如下:（1）针对NASA rotor37轴流压气机开展三维非定常数值模拟,研究了实壁机匣在不同转速下的失速机理。研究结果表明:在100%和80%转速下,实壁机匣在近失速工况时压气机叶顶泄漏涡发生破碎,导致转子叶顶出现大面积的流动堵塞,该堵塞是造成压气机失速的主要原因;然而,在60%转速下,压气机叶顶泄漏涡没有破碎,叶片吸力面附面层分离造成的叶顶堵塞诱发压气机失速。（2）以压气机的失速机理为基础,研究了带背腔的缝式机匣处理和叶顶喷气在不同转速下对压气机内部流动的影响机理,以及在其作用下压气机新的失速机理。研究结果表明:带背腔的缝式机匣处理在高转速下由于其对叶顶泄漏涡的有效抑制较大提高了压气机的失速裕度,但在低转速下对叶片附面层的作用较弱,导致扩稳能力不足。由于高速射流对叶顶泄漏涡和叶片附面层分离均具有一定的抑制作用,叶顶喷气在不同转速下均能提高压气机的失速裕度,但在高转速下提升效果不及缝式机匣处理。（3）将带背腔的缝式机匣处理与叶顶喷气耦合设计得到一种耦合型机匣处理结构（CCT）,并开展了非定常数值模拟。研究结果表明:CCT在100%、80%和60%转速下使压气机失速裕度分别提高9.31%、8.26%、8.68%。通过对流场的定量分析发现,CCT在不同转速下均提高了压气机的叶顶负荷,但降低了叶顶泄漏强度,在高转速下通过抑制叶顶泄漏涡引起的通道堵塞提高了压气机失速裕度,而在低转速时有效抑制了附面层分离引起的通道堵塞,较大提高了压气机的失速裕度。在100%转速下,CCT作用下压气机的失速不再由叶顶泄漏涡诱发,而是由附面层分离引起的通道堵塞引起。（4）针对优化的CCT结构开展了多通道非定常数值模拟,研究了 CCT周向覆盖比例在不同转速下对压气机性能的影响。研究发现,CCT在66%周向覆盖比下压气机具有最优的性能,该周向覆盖比例在100%、80%、60%转速下其失速裕度分别提高10.45%、8.63%和15.38%,设计点效率分别降低0.53%、0.23%和0.18%。通过流场分析发现,CCT对叶顶泄漏涡和附面层分离引起的堵塞具有非定常作用,使得在部分周向覆盖比例下CCT仍具有较好的扩稳效果。因此,CCT在不同转速下均具有较大提高压气机失速裕度的能力。