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为了使我们人类社会能够维持健康可持续发展，大力开发可再生能源是必然选择。波浪能是一种储存量巨大，很具有开发价值的绿色可再生能源，其中振荡水柱式波浪能发电技术是目前的研究热点之一。空气透平的能量转换效率低，高效工作区间窄一直制约着振荡水柱式波浪能开发技术的继续发展，本文运用仿真计算和实验相结合的方法，在探明了Wells透平叶顶间隙泄露流和边界层分离对透平表面流场的破坏和对效率的影响后，有针对性的对Wells透平的叶顶间隙进行了改造，改进了现有研究在对Wells透平周向渐扩型非均匀叶顶间隙研究中的不足，同时首次将渐缩型叶顶间隙和叶顶凹槽技术应用到了Wells透平的研究中。为了解决Wells透平吸力面的边界层分离问题，本文首次将涡流激发技术应用到了Wells透平的研究中。
1)周向非均匀叶顶间隙对Wells透平性能的影响
Wells透平对叶顶间隙的改变十分敏感，合理改造Wells透平的叶顶间隙有助于提高其能量转换效率。该部分应用CFD技术在控制叶顶间隙大小相等的前提下研究了四种具有不同类型叶顶间隙的Wells透平，通过比较它们的出力、高效运行区和能量转换效率来得出它们性能上的差异和适用范围，通过对流场和压场的分析得到它们性能上产生差异的根本原因。该部分应用ICEM CFD生成计算所用的结构化网格，通过用ANSYS Fluent(@)求解RANS方程实现对整个计算域的仿真计算。最终结果表明:具有渐扩型叶顶间隙的Wells透平有较高的能量转换效率但容易失速;具有均匀叶顶间隙的Wells透平具有最大的出力且高效运行区更宽;相较于前面两者，具有减缩型叶顶间隙的Wells透平无突出性能;叶顶凹槽技术并不适用于Wells透平。
2)涡流发生器对Wells透平性能的影响
涡流发生器作为一种抑制失速的有效手段在飞机和风力机上得到了广泛应用，尽管Wells透平面临着更严重的失速问题，但现有研究中没有关于涡流发生器在Wells透平上应用的研究。本文利用实验和仿真模拟相结合的方法深入研究了涡流发生器对Wells透平性能的影响及其内在机理。首先利用往复式风洞及相关设备研究了在不同弦线位置处沿径向布置不同个数的涡流发生器对透平性能的影响，得出在20％的弦长处沿径向75％的高度范围内布置涡流发生器时Wells透平的性能最优，平均效率提升6.26％，平均出力提升5.09％。然后用仿真模拟软件Fluent分析了Wells透平表面上的流场和压场变化，得出涡流发生器可以将透平表面的层流转捩为涡流，从而使边界层内的气流具有更多的能量来抵抗边界层分离。
1)周向非均匀叶顶间隙对Wells透平性能的影响
Wells透平对叶顶间隙的改变十分敏感，合理改造Wells透平的叶顶间隙有助于提高其能量转换效率。该部分应用CFD技术在控制叶顶间隙大小相等的前提下研究了四种具有不同类型叶顶间隙的Wells透平，通过比较它们的出力、高效运行区和能量转换效率来得出它们性能上的差异和适用范围，通过对流场和压场的分析得到它们性能上产生差异的根本原因。该部分应用ICEM CFD生成计算所用的结构化网格，通过用ANSYS Fluent(@)求解RANS方程实现对整个计算域的仿真计算。最终结果表明:具有渐扩型叶顶间隙的Wells透平有较高的能量转换效率但容易失速;具有均匀叶顶间隙的Wells透平具有最大的出力且高效运行区更宽;相较于前面两者，具有减缩型叶顶间隙的Wells透平无突出性能;叶顶凹槽技术并不适用于Wells透平。
2)涡流发生器对Wells透平性能的影响
涡流发生器作为一种抑制失速的有效手段在飞机和风力机上得到了广泛应用，尽管Wells透平面临着更严重的失速问题，但现有研究中没有关于涡流发生器在Wells透平上应用的研究。本文利用实验和仿真模拟相结合的方法深入研究了涡流发生器对Wells透平性能的影响及其内在机理。首先利用往复式风洞及相关设备研究了在不同弦线位置处沿径向布置不同个数的涡流发生器对透平性能的影响，得出在20％的弦长处沿径向75％的高度范围内布置涡流发生器时Wells透平的性能最优，平均效率提升6.26％，平均出力提升5.09％。然后用仿真模拟软件Fluent分析了Wells透平表面上的流场和压场变化，得出涡流发生器可以将透平表面的层流转捩为涡流，从而使边界层内的气流具有更多的能量来抵抗边界层分离。